Beste antwoord
Je houdt ons voor de gek, toch? Sommige van de andere mensen die antwoorden zullen je 212 F vertellen. Dat is alleen waar als de atmosferische druk 1 ATM is, zeg maar op zeeniveau. Verhoog de omgevingsdruk, het kookpunt stijgt, zo werkt een snelkookpan. Verlaag de druk en het kookpunt zakt, zo werkt een verdamper (marineschip zoetwaterproducent). Hier zijn enkele rekenmachines, maar Google voor meer informatie:
Water – kookpunten bij hoge druk
Water – kookpunten bij vacuümdruk
Antwoord
“ Als de temperatuurschalen van Celsius en Kelvin gebaseerd zijn op natuurlijke fenomenen zoals het vriespunt en het kookpunt van water en het absolute nulpunt, wat is dan de logische basis voor de Fahrenheit-schaal? ”
Allereerst, uw bewering is niet langer waar vanaf 20-05-2019, toen SI als een systeem van eenheden werd vernieuwd, inclusief een herdefiniëring van de Kelvin samen met drie andere eenheden en een substantiële verandering in de onderliggende filosofie. De Kelvin-schaal wordt nu gedefinieerd in termen van de constante van Boltzmann en heeft niets te maken met vaste punten.
Voor de schaal van Celsius gaat het wegvallen van directe koppeling met vaste punten terug tot 1954 (en de plan om dit terug te doen tot 1948), toen de schaal van Celsius werd gedefinieerd als de schaal die een offset van 273,15 is ten opzichte van de schaal van Kelvin. Die relatie is niet veranderd, zelfs niet met de wijziging van de Kelvin-schaal in 2019. Deze gedefinieerde relatie betekent dat wanneer de definitie van de Kelvin-schaal verandert, de Celsius-schaal automatisch en impliciet overeenkomstig verandert. Dus van 1954 tot 2019 konden we afleiden uit de definitie van de Celsius-schaal samen met de definitie van de Kelvin-schaal gedurende dat tijdsbestek dat het absolute nulpunt precies -273,15 ° C was en het tripelpunt van zuiver water precies +0,01 ° C (omdat de Kelvin-schaal het absolute nulpunt had op precies 0 K en het tripelpunt van zuiver water op precies 273,16 K, met de Celsius-schaal gedefinieerd als offset om precies 273,15 lager te zijn). Merk op dat er niets in stond over het smeltpunt van ijs (wat je, minder wenselijk, het vriespunt van water noemt) noch het kookpunt van water bij normale atmosferische druk. De schaal van Celsius zoals we die nu begrijpen en gebruiken, ontstond in 1948 en had nooit iets te maken met het smeltpunt van ijs en het kookpunt van water, noch had het iets te maken met een interval van 100 graden – als je denkt van wel of deed u, u verwart de schaal van Celsius ten onrechte met de oude schaal van Celsius, die verouderd was en werd vervangen door deze schaal van Celsius. In tegenstelling tot wat vaak wordt gedacht, is de schaal van Celsius niet, en was het niet simpelweg een hernoemen van de schaal in graden Celsius, en ook niet hetzelfde als de schaal van Anders Celsius, wat verwarrend is vanwege de gelijkenis in de nomenclatuur, maar de huidige schaal was vernoemd naar zijn eer voor zijn onderzoek naar het meten van temperatuur en de invloed van luchtdrukveranderingen op het smeltpunt van ijs en het kookpunt van water. Nu, interpreteer wat ik heb geschreven niet verkeerd. Hoewel er behoefte was om de filosofie van de ‘metrische’ temperatuurmeting te veranderen en om de algemene, algemene schaal en een absolute, thermodynamische schaal van temperatuur nauw en rigoureus met elkaar te verbinden, en tegelijkertijd de behoefte om te stoppen met het gebruik van de naam Celsiusschaal om meerdere goede redenen, waarbij beide behoeften samen werden aangepakt in 1948, werden de veranderingen niet nonchalant uitgevoerd zonder enige zorg over de relatie tussen de twee schalen. Er was een wens om de temperatuurwaarden op de nieuwe Celsius-schaal zo mogelijk identiek te maken. naar de waarden op de oude schaal van Celsius. De vertraging van zes jaar tot 1954 om de definities van de nieuwe Kelvin- en Celsius-schalen af te ronden, was om meer tijd te laten voor beter experimenteel onderzoek naar de temperatuurwaarde van het absolute nulpunt op de oude schaal van Celsius. Of natuurlijk realiseerden alle betrokkenen zich dat wanneer de meettechnologie in de toekomst voldoende zou verbeteren, er uiteindelijk afwijkingen tussen de celsius- en celsiusschalen zouden worden gedetecteerd, wat inderdaad is gebeurd.
Nogmaals, de toepasbaarheid van vaste punten voor de Celsius-schaal in 1954-2019 was indirect door afleiding van de definities van de Celsius- en Kelvin-schalen gecombineerd, niet direct vanwege de definitie van de Celsius schaal op zichzelf. Vanwege de definitie van de Celsius-schaal als afgeleid van de Kelvin-schaal, zorgde de wijziging van 2019 in de definitie van de Kelvin-schaal naar gebaseerd op de Boltzmann-constante automatisch ervoor dat de Celsius-schaal gebaseerd was op de Boltzmann-constante en niet op een vaste punten – zonder enige verandering in de definitie van de schaal van Celsius.
Tot slot, voor je uiteindelijke doel, de Fahrenheit-schaal: Gabriel Fahrenheit doorliep in de jaren 1720 verschillende iteraties met betrekking tot het definiëren van zijn temperatuurschaal (hij was de eerste temperatuurschaal) – smeltpunt van ijs van een bepaald zoutoplossing, smeltpunt van zuiver waterijs, menselijke lichaamstemperatuur,… Op basis van zijn werk gingen mensen uit van 32 voor het smeltpunt van ijs en 212 voor het kookpunt van water als vaste punten. Deze ogenschijnlijk vreemde cijfers lijken het resultaat te zijn van metingen gebaseerd op 0 voor het smeltpunt van het pekelijs (met de wens om de behoefte aan negatieve temperatuurwaarden in typische Duitse winters te vermijden) en 96 voor de menselijke lichaamstemperatuur, wat dat ook werkelijk betekende. hem; mensen hielden meer van het gebruik van vaste punten op basis van zuiver water, die uiteindelijk werden geschat op 32 en 212 op zijn schaal en de exacte bepalende punten op de schaal werden. Mensen beschouwden het verschil van 180 graden tussen de twee vaste punten als redelijk omdat het deelbaar was door de priemgetallen 2, 3 en 5, en was 3 keer het aantal minuten in een uur en de helft van het aantal graden in een cirkel. Dit alles was ongeveer 70 jaar vóór het metrische systeem, dus er was geen focus op machten van 10.
Toen de schaal van Anders Celsius werd aangepast en geregeld in de jaren 1740, werd 0 ingesteld als het smeltpunt van ijs en 100 bij het kookpunt van water bij een bepaalde nominale druk (Celsius zelf had de vaste punten omgekeerd zodat mensen niet te maken zouden krijgen met negatieve waarden in Zweedse winters); vanwege de 100 graden scheiding tussen de vaste punten, werd deze schaal algemeen aangeduid als de schaal in graden Celsius (van het Latijn voor 100 graden). Met dezelfde verschijnselen als vaste punten, is het gemakkelijk om een exacte formule vast te stellen die twee schalen met elkaar verbindt. Hier hadden we:
0 ° c = 32 ° F voor het smeltpunt van ijs;
100 ° c = 212 ° F voor het kookpunt van water.
Omdat beide schalen lineair zijn, hebben we twee punten die een unieke lineaire relatie tussen de twee schalen definiëren:
F = 1.8 c + 32,
waarbij F de numerieke waarde is van de temperatuur op de Fahrenheit-schaal en c is de numerieke waarde op de schaal in graden Celsius.
Wanneer de schaal in graden Celsius de schaal in graden Celsius verving, hetzelfde formule werd behouden voor de omrekening tussen Celsius en Fahrenheit, in de veronderstelling dat de verschillen tussen de schaal van Celsius en Celsius verwaarloosbaar zouden zijn. Die beslissing had als gevolg van het effectief definiëren van de Fahrenheit-schaal in termen van de vaste punten voor Celsius, dat wil zeggen het absolute nulpunt en het tripelpunt van water:
0 K = -273,15 ° C = -459,67 ° F voor het absolute nulpunt;
273,16 K = 0,01 ° C = 32,018 ° F voor het tripelpunt van water.
Dit is het geval sinds 1954, hoewel meer dan 66 jaar later er zijn nog steeds mensen die geloven dat de Fahrenheit-schaal is gedefinieerd op basis van 32 voor het smeltpunt van ijs en 212 voor het kookpunt van water [bij standaard atmosferische druk]. Dat klinkt misschien als negatieve kritiek (en ik bedoel het inderdaad als kritiek op het onderwijssysteem in de VS om de dingen niet te vertellen zoals ze werkelijk zijn), maar het is niet erger dan de algemeen aanvaarde parallelle overtuiging dat de schaal van Celsius is gedefinieerd op basis van op 0 voor het smeltpunt van ijs en 100 voor het kookpunt van water [bij standaard atmosferische druk], wat eveneens gedurende diezelfde tijd fout is geweest.
Het in de VS gebruikelijke systeem van meeteenheden is veel minder formeel gedefinieerd dan het metrische systeem (nu SI), dus het kan moeilijk zijn om de geschiedenis van feitelijke definities te achterhalen. Dit geldt voor de definitie van de Fahrenheit-schaal. Echter, ergens onderweg, enkele decennia geleden, veranderde de definitie van de Fahrenheit-schaal van in termen van vaste punten (zoals de oude schaal in Celsius) naar gedefinieerd in termen van de schaal van Celsius in termen van de bovenstaande formule met c (voor Celsius temperatuurwaarde) vervangen door C (voor Celsius temperatuurwaarde), net zoals de Celsius-schaal sinds 1954 is gedefinieerd in termen van de Kelvin-schaal.
Dus wanneer de definitie van de Kelvin-schaal verandert, zoals in 2019 erft de Celsius-schaal impliciet parallelle veranderingen, wat op zijn beurt betekent dat de Fahrenheit-schaal impliciet parallelle veranderingen erft. Dus met de wijziging in 2019 van de definitie van de Kelvin-schaal van gebaseerd op vaste punten naar een bepalende waarde van de constante van Boltzmann, veranderden zowel de Celsius- als de Fahrenheit-schalen van [indirect] gebaseerd op vaste punten in gebaseerd op de constante van Boltzmann.
Daarom hoeven de docenten en studenten de excentrieke vaste puntwaarden niet te achterhalen en te begrijpen, wat ze van 1954 tot 2019 toch nooit hebben gedaan; het is prima om de leerlingen een referentiekader te geven om te zeggen dat het smeltpunt van ijs heel dicht bij 0 ° C en 32 ° F ligt, terwijl het kookpunt van water heel dicht bij 100 ° C en 212 ° F ligt, maar beweer niet dat deze schalen werkelijk op die manier zijn gedefinieerd, of impliceer niet dat deze waarden exact zijn, want geen van beide is sinds 1954 waar.