Jaka jest temperatura wrzenia wody w stopniach Fahrenheita?

Najlepsza odpowiedź

Żartujesz nam, prawda? Niektóre z innych osób, które odpowiedzą, powiedzą Ci 212 F. Jest to prawdą tylko wtedy, gdy ciśnienie atmosferyczne wynosi 1 ATM na poziomie morza. Zwiększyć ciśnienie otoczenia, wzrasta temperatura wrzenia, tak działa szybkowar. Zmniejsz ciśnienie, a obniży się temperatura wrzenia, tak działa parownik (producent wody słodkiej marynarki wojennej). Oto kilka kalkulatorów, ale Google, aby dowiedzieć się więcej:

Woda – punkty wrzenia pod wysokim ciśnieniem

Woda – Punkty wrzenia przy podciśnieniu

Odpowiedź

Jeśli skale temperatury w stopniach Celsjusza i Kelvina są oparte na zjawiskach naturalnych, takich jak punkty zamarzania i wrzenia wody oraz zero absolutne, jaka jest logiczna podstawa dla skali Fahrenheita?

Po pierwsze, Twoje stwierdzenie nie jest już prawdziwe od 20.05.2019 r., kiedy SI jako system jednostek został odnowiony, w tym przedefiniowanie kelwina wraz z trzema innymi jednostkami i zasadniczą zmianę w podstawowej filozofii. Skala Kelvina jest teraz zdefiniowana za pomocą stałej Boltzmanna i nie ma nic wspólnego z punktami stałymi.

W przypadku skali Celsjusza spadek bezpośredniego wiązania do punktów stałych sięga 1954 roku (a planujemy to zrobić od 1948 r.), kiedy skala Celsjusza została zdefiniowana jako skala, która jest przesunięta o 273,15 od skali Kelvina. Relacja ta nie uległa zmianie, nawet po zmianie skali Kelvina w 2019 roku. Ta zdefiniowana zależność oznacza, że ​​za każdym razem, gdy zmienia się definicja skali Kelvina, skala Celsjusza automatycznie i niejawnie zmienia się odpowiednio. Tak więc od 1954 do 2019 roku mogliśmy wyprowadzić z definicji skali Celsjusza wraz z definicją skali Kelvina w tym okresie, że zero bezwzględne wynosiło dokładnie -273,15 ° C, a punkt potrójny czystej wody dokładnie +0,01 °. C (ponieważ skala Kelvina miała zero absolutne dokładnie 0 K, a punkt potrójny czystej wody dokładnie 273,16 K, przy czym skala Celsjusza zdefiniowana jako przesunięcie była dokładnie 273,15 niższa). Zauważ, że nie było tam nic na temat temperatury topnienia lodu (co nazywasz, mniej pożądane, temperaturą zamarzania wody) ani temperatury wrzenia wody przy standardowym ciśnieniu atmosferycznym. Skala Celsjusza, jaką rozumiemy i używamy dzisiaj, powstała w 1948 roku i nigdy nie miała nic wspólnego z temperaturą topnienia lodu i temperaturą wrzenia wody, ani nie miała nic wspólnego z przedziałem 100 stopni – jeśli myślisz, że tak czy też tak, pomyłkowo mylisz skalę Celsjusza ze starą skalą Celsjusza, która została wycofana i zastąpiona przez tę skalę Celsjusza. Wbrew powszechnej opinii skala Celsjusza nie jest i nie była po prostu zmianą nazwy skali Celsjusza, ani nie była tym samym, co skala Andersa Celsjusza, co jest mylące ze względu na podobieństwo nazewnictwa, ale obecna skala była nazwany na jego cześć za pracę naukową dotyczącą pomiaru temperatury i wpływu zmian ciśnienia powietrza na temperaturę topnienia lodu i wrzenia wody. Teraz nie interpretuj źle tego, co napisałem. Choć zaistniała potrzeba zmiany filozofii „metrycznego” pomiaru temperatury i ścisłego i rygorystycznego powiązania powszechnej, ogólnospołecznej skali i absolutnej, termodynamicznej skali temperatury, a jednocześnie konieczność zaprzestania używania nazwy skali Celsjusza z wielu dobrych powodów, przy uwzględnieniu obu potrzeb łącznie w 1948 r., zmian nie dokonano w sposób nonszalancki, bez dbałości o związek między obiema skalami. do wartości ze starej skali C. Sześcioletnie opóźnienie do 1954 r. z finalizacją definicji nowych skal Kelvina i Celsjusza miało dać więcej czasu na lepsze badania eksperymentalne wartości temperatury zera absolutnego w starej skali Celsjusza. Oczywiście wszyscy zaangażowani zdali sobie sprawę, że gdy technologia pomiaru ulegnie wystarczającej poprawie w przyszłości, ostatecznie zostaną wykryte odchylenia między skalą Celsjusza i Celsjusza, co rzeczywiście się wydarzyło.

Ponownie, zastosowanie punktów stałych dla skali Celsjusza w latach 1954-2019 było pośrednie poprzez wyprowadzenie z definicji połączonych skal Celsjusza i Kelvina, a nie bezpośrednio z powodu definicji Skala Celsjusza sama w sobie. Ze względu na definicję skali Celsjusza jako pochodnej skali Kelvina, zmiana definicji skali Kelvina w 2019 r. Na opartą na stałej Boltzmanna automatycznie spowodowała, że ​​skala Celsjusza została oparta na stałej Boltzmanna, a nie na żadnej ustalonej skali. punktów – bez zmiany definicji skali Celsjusza.

Wreszcie, dochodząc do twojego ostatecznego celu, skali Fahrenheita: Gabriel Fahrenheit przeszedł kilka iteracji w latach dwudziestych XVIII wieku dotyczących sposobu zdefiniowania jego skali temperatury (jego była pierwszą skalą temperatury) – punktu topnienia lodu o określonym roztwór soli, temperatura topnienia lodu z czystej wody, temperatura ciała ludzkiego… Na podstawie jego pracy ludzie wybrali 32 dla temperatury topnienia lodu i 212 dla temperatury wrzenia wody jako preferowanych punktów stałych. Te pozornie dziwne liczby wydają się wynikać z pomiarów opartych na 0 dla temperatury topnienia lodu solankowego (z chęcią uniknięcia potrzeby ujemnych wartości temperatury w typowe niemieckie zimy) i 96 dla temperatury ciała człowieka, cokolwiek to faktycznie oznaczało. mu; Ludziom bardziej podobało się stosowanie stałych punktów opartych na czystej wodzie, które ostatecznie zostały oszacowane na 32 i 212 w jego skali i stały się dokładnymi punktami definiującymi na skali. Ludzie uważali, że różnica 180 stopni między dwoma stałymi punktami jest rozsądna, ponieważ można ją podzielić przez liczby pierwsze 2, 3 i 5, i była 3 razy większa niż liczba minut w godzinie i 1/2 liczby stopni w kole. Wszystko to miało miejsce około 70 lat przed wprowadzeniem systemu metrycznego, więc nie skupiano się na potęgach 10.

Kiedy skala Andersa Celsjusza została zmodyfikowana i ustalona w latach czterdziestych XVIII wieku, 0 zostało ustawione jako punkt topnienia lód i 100 w punkcie wrzenia wody przy pewnym nominalnym ciśnieniu (sam Celsjusz miał odwrócone stałe punkty, aby ludzie nie musieli radzić sobie z ujemnymi wartościami podczas szwedzkich zim); ze względu na 100-stopniową separację między stałymi punktami, tę skalę zaczęto powszechnie określać jako skalę stopniową (od łaciny do 100 stopni). Posiadanie tych samych zjawisk co punkty stałe ułatwia ustalenie dokładnego wzoru na dwie skale. Tutaj mieliśmy:

0 ° c = 32 ° F dla temperatury topnienia lodu;

100 ° c = 212 ° F dla temperatury wrzenia wody.

Ponieważ obie skale są liniowe, mamy dwa punkty definiujące unikalną liniową zależność między dwiema skalami:

F = 1,8 c + 32,

gdzie F jest wartością liczbową temperatura w skali Fahrenheita, a c to wartość liczbowa na skali Celsjusza.

Gdy skala Celsjusza zastąpi skalę Celsjusza, to samo Zachowano wzór do przeliczania stopni Celsjusza i Fahrenheita, przy założeniu, że różnice między skalami Celsjusza i Celsjusza byłyby nieistotne. Konsekwencją tej decyzji było skuteczne zdefiniowanie skali Fahrenheita w kategoriach stałych punktów Celsjusza, czyli zera absolutnego i punktu potrójnego wody:

0 K = −273,15 ° C = −459,67 ° F dla zera absolutnego;

273,16 K = 0,01 ° C = 32,018 ° F dla punktu potrójnego wody.

Dzieje się tak od 1954 roku, mimo że ponad 66 lat później wciąż są ludzie, którzy uważają, że skala Fahrenheita jest definiowana na podstawie 32 dla temperatury topnienia lodu i 212 dla temperatury wrzenia wody [przy standardowym ciśnieniu atmosferycznym]. To może brzmieć jak negatywna krytyka (i rzeczywiście zamierzam to jako krytyka systemu edukacji w USA polegającego na tym, że nie mówi rzeczy takimi, jakimi są naprawdę), ale nie jest to gorsze niż powszechnie utrzymywane równoległe przekonanie, że skala Celsjusza jest na 0 dla temperatury topnienia lodu i 100 dla temperatury wrzenia wody [przy standardowym ciśnieniu atmosferycznym], co również było fałszywe przez ten sam czas.

Tradycyjny amerykański system jednostek miary to zdefiniowane znacznie mniej formalnie niż system metryczny (obecnie SI), więc prześledzenie historii rzeczywistych definicji może być trudne. Jest to prawdą w odniesieniu do definicji skali Fahrenheita. Jednak gdzieś po drodze, kilkadziesiąt lat temu, definicja skali Fahrenheita przekształciła się z określania punktów stałych (jak stara skala Celsjusza) do definiowania skali Celsjusza za pomocą powyższego wzoru z c (dla wartość temperatury w stopniach Celsjusza) zastąpione przez C (dla wartości temperatury Celsjusza), tak jak skala Celsjusza była definiowana w kategoriach skali Kelvina od 1954 roku. w 2019 r. skala Celsjusza domyślnie dziedziczy równoległe zmiany, co z kolei oznacza, że ​​skala Fahrenheita domyślnie dziedziczy równoległe zmiany. Tak więc, wraz ze zmianą w 2019 roku definicji skali Kelvina z opartej na punktach stałych na bycie w kategoriach definiującej wartości stałej Boltzmanna, zarówno skale Celsjusza, jak i Fahrenheita zmieniły się z opartej [pośrednio] na punktach stałych na bycie na podstawie stałej Boltzmanna.

Dlatego nauczyciele i uczniowie nie muszą wymyślać i rozumieć dziwacznych wartości stałych punktów, których i tak nigdy nie robili od 1954 do 2019; dobrze jest podać uczniom punkt odniesienia, aby powiedzieć, że temperatura topnienia lodu jest bardzo bliska 0 ° C i 32 ° F, podczas gdy temperatura wrzenia wody jest bardzo bliska 100 ° C i 212 ° F, ale nie twierdzić, że skale te są w rzeczywistości zdefiniowane w ten sposób, ani nie sugerować, że te wartości są dokładne, ponieważ żadna z nich nie była prawdą od 1954 roku.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *