stringtranslate.com

Фаренгейт

Шкала Фаренгейта ( / ˈ f æ r ə n ˌ h aɪ t , ˈ f ɑː r - / ) — это температурная шкала , основанная на шкале, предложенной в 1724 году европейским физиком Даниэлем Габриэлем Фаренгейтом (1686–1736). [1] В качестве единицы измерения используется градус Фаренгейта (обозначение: °F ). Существует несколько отчетов о том, как он первоначально определил свою шкалу, но в оригинальной статье предполагается, что нижняя определяющая точка, 0 ° F, была установлена ​​как температура замерзания раствора рассола, приготовленного из смеси воды, льда и хлорида аммония ( соль ). [2] [3] Другим установленным пределом была его лучшая оценка средней температуры человеческого тела , первоначально установленная на уровне 90 ° F, затем 96 ° F (примерно на 2,6 ° F меньше современного значения из-за более позднего переопределения шкалы). ). [2]

На протяжении большей части 20-го века шкала Фаренгейта определялась двумя фиксированными точками, разделенными друг от друга 180 ° F: температура, при которой замерзает чистая вода, определялась как 32 ° F, а температура кипения воды была определена как 212 ° F. как на уровне моря , так и при стандартном атмосферном давлении . Теперь он формально определяется с использованием шкалы Кельвина . [4] [5]

Он продолжает официально использоваться в Соединенных Штатах (включая их некорпоративные территории ), свободно ассоциированных с ними государствах в западной части Тихого океана ( Палау , Федеративные Штаты Микронезии и Маршалловы Острова ), на Каймановых островах и в бывшей американской колонии Либерии . .

Фаренгейт до сих пор широко используется наряду со шкалой Цельсия в других странах, которые используют метрологическую службу США , таких как Антигуа и Барбуда , Сент-Китс и Невис , Багамские Острова и Белиз . Несколько британских заморских территорий , включая Виргинские острова , Монтсеррат , Ангилью и Бермудские острова, также до сих пор используют обе шкалы. [6] Все остальные страны теперь используют шкалу Цельсия («стоградусную» до 1948 года), которая была изобретена через 18 лет после шкалы Фаренгейта. [7]

Хотя в Соединенном Королевстве в метрологии градусы Фаренгейта перешли на градусы Цельсия, градусы Фаренгейта иногда все еще используются в заголовках газет, чтобы сделать сенсацию о волнах тепла. [8]

Определение и преобразование

Исторически сложилось так, что по шкале Фаренгейта точка замерзания воды составляла 32 °F, а точка кипения — 212 °F (при стандартном атмосферном давлении ). Это привело к тому, что точки кипения и замерзания воды разошлись на 180 градусов. [9] Таким образом, градус по шкале Фаренгейта составлял 1/180 интервала между точкой замерзания и точкой кипения . Первоначально по шкале Цельсия точки замерзания и кипения воды находились на расстоянии 100 градусов. Температурный интервал в 1 °F был равен интервалу в 5/9 градусов  Цельсия. Поскольку шкалы Фаренгейта и Цельсия теперь определяются в кельвинах , это соотношение сохранилось: температурный интервал 1 °F равен интервалу 5/9 К  и 5/9 ° C  . Шкалы Фаренгейта и Цельсия численно пересекаются при -40 в соответствующих единицах измерения (т.е. -40 °F ≘ -40 °C).

Абсолютный ноль равен 0 К, -273,15 °C или -459,67 °F. Температурная шкала Ренкина использует градусные интервалы того же размера, что и шкала Фаренгейта, за исключением того, что абсолютный ноль равен 0 °R – точно так же, как температурная шкала Кельвина соответствует шкале Цельсия, за исключением того, что абсолютный ноль равен 0 К. [9] ]

Комбинация символа градуса (°) и заглавной буквы F является общепринятым символом температурной шкалы Фаренгейта. Число, за которым следует этот символ (и отделенное от него пробелом), обозначает определенную температурную точку (например, « Галлий плавится при 85,5763 °F»). Разница между температурами или неопределенность температуры также традиционно записывается таким же образом, например: «Производительность теплообменника увеличивается на 72 °F» или «Наша стандартная неопределенность составляет ± 5 °F». Однако некоторые авторы вместо этого используют обозначение «Увеличение на 50 F °» (переворачивая порядок символов) для обозначения разницы температур. Аналогичные соглашения существуют и для шкалы Цельсия, см. § Цельсия «Температуры и интервалы» . [10] [11]

Преобразование (конкретная температурная точка)

Для точного преобразования градусов Фаренгейта и Цельсия в кельвины определенной температурной точки можно применить следующие формулы. Здесь f — значение в градусах Фаренгейта, c — значение в градусах Цельсия, а k — значение в кельвинах:

Существует также точное преобразование между шкалами Цельсия и Фаренгейта с использованием соответствия –40 °F ≘ –40 °C. Опять же, f — числовое значение в градусах Фаренгейта, а c — числовое значение в градусах Цельсия:

Для упрощения преобразования вы можете использовать конвертер Фаренгейта в Цельсий для получения быстрых и точных результатов.

Преобразование (разница температур или интервал)

При преобразовании температурного интервала между шкалой Фаренгейта и Цельсия используется только соотношение, без какой-либо константы (при этом интервал имеет то же числовое значение в кельвинах, что и в градусах Цельсия):

История

Фаренгейт предложил свою температурную шкалу в 1724 году, основываясь на двух точках отсчета температуры. В его первоначальной шкале (которая не является окончательной шкалой Фаренгейта) нулевая точка определялась путем помещения термометра в «смесь льда , воды и соли Armoniaci [примечание 1] [перевод хлорида аммония ] или даже морской соли». . [12] Эта комбинация образует эвтектическую систему , которая автоматически стабилизирует свою температуру: 0 ° F было определено как эта стабильная температура. Вторая точка, 96 градусов, соответствовала примерно температуре человеческого тела. [12] Третья точка, 32 градуса, была отмечена как температура льда и воды «без вышеупомянутых солей». [12]

Согласно немецкой истории, Фаренгейт фактически выбрал самую низкую температуру воздуха, измеренную в его родном городе Данциге (Гданьск, Польша ) зимой 1708–09 годов, как 0 ° F, и только позже у него возникла необходимость воспроизвести это значение с помощью рассола. [13] [ не удалось проверить ]

Согласно письму, которое Фаренгейт написал своему другу Герману Бургааве , [14] его шкала была построена на работах Оле Рёмера , с которым он встречался ранее. По шкале Рёмера рассол замерзает при нуле, вода замерзает и тает при 7,5 градусах, температура тела 22,5, а вода закипает при 60 градусах. Фаренгейт умножил каждое значение на 4, чтобы исключить дроби и сделать шкалу более мелкозернистой . Затем он повторно откалибровал свою шкалу, используя температуру плавления льда и нормальную температуру человеческого тела (которая составляла 30 и 90 градусов); он настроил шкалу так, чтобы температура плавления льда составляла 32 градуса, а температура тела 96 градусов, так что их разделяли 64 интервала, что позволило ему отмечать градусные линии на своих приборах, просто разделив интервал пополам 6 раз (поскольку 64 = 2 6 ). [15] [16]

Вскоре после этого Фаренгейт заметил, что по этой шкале вода кипит при температуре около 212 градусов. [17] Использование температур замерзания и кипения воды в качестве фиксированных контрольных точек термометра стало популярным после работы Андерса Цельсия , и эти фиксированные точки были приняты комитетом Королевского общества под руководством Генри Кавендиша в 1776–77. [18] [19] В соответствии с этой системой шкала Фаренгейта немного переопределена, так что точка замерзания воды составляла ровно 32 ° F, а точка кипения составляла ровно 212 ° F, или на 180 градусов выше. Именно по этой причине нормальная температура человеческого тела составляет примерно 98,6 ° F (оральная температура) по пересмотренной шкале (тогда как по шкале Рёмера она составляла 90 ° по Фаренгейту и 96 ° по его исходной шкале). [20]

В современной шкале Фаренгейта 0 ° F больше не соответствует эвтектической температуре рассола хлорида аммония, как описано выше. Вместо этого эта эвтектика имеет температуру примерно 4 ° F по окончательной шкале Фаренгейта. [заметка 2]

Температурная шкала Ренкина была основана на температурной шкале Фаренгейта, но вместо этого ее ноль представлял собой абсолютный ноль .

Применение

Общий

Страны по использованию:
  Фаренгейт (°F)
  Фаренгейт (°F) и Цельсий (°C)
  Цельсия (°С)

Шкала Фаренгейта была основным эталоном температуры для климатических, промышленных и медицинских целей в англоязычных странах до 1960-х годов. В конце 1960-х и 1970-х годах шкала Цельсия заменила шкалу Фаренгейта почти во всех этих странах — за заметным исключением США и в некоторых случаях Великобритании — обычно во время общего процесса метрики .

Фаренгейт используется в Соединенных Штатах, на их территориях и в ассоциированных штатах (все они обслуживаются Национальной метеорологической службой США ), а также на (Британских) Каймановых островах и в Либерии для повседневных целей. Например, прогнозы погоды в США, приготовление пищи и температура замерзания обычно указываются в градусах по Фаренгейту. Ученые, в том числе метеорологи, во всех странах используют градусы Цельсия или Кельвина. [21]

Соединенные Штаты

В начале 20-го века Хэлси и Дейл предположили, что причины сопротивления использованию стоградусной (ныне Цельсийской) системы в США включают больший размер каждого градуса Цельсия и более низкую нулевую точку в системе Фаренгейта; Иными словами, шкала Фаренгейта более интуитивно понятна, чем шкала Цельсия, для описания температуры наружного воздуха в умеренных широтах: 100 °F — это жаркий летний день, а 0 °F — холодный зимний день. [22]

Канада

Канада приняла закон в пользу Международной системы единиц , сохраняя при этом юридические определения традиционных канадских имперских единиц. [23] Сводки погоды в Канаде передаются в градусах Цельсия с редкими ссылками на градусы Фаренгейта, особенно для трансграничных передач . Фаренгейт до сих пор используется практически во всех канадских духовках. [24] Термометры, как цифровые, так и аналоговые, продаваемые в Канаде, обычно используют шкалу Цельсия и Фаренгейта. [25] [26] [27]

Евросоюз

Европейский символ стирки «Стирка при 40 °C».

В Европейском Союзе обязательно использовать кельвины или градусы Цельсия при указании температуры для целей «экономики, общественного здравоохранения, общественной безопасности и административных целей», хотя градусы Фаренгейта могут использоваться наряду с градусами Цельсия в качестве дополнительной единицы. [28] Например, символы прачечной , используемые в Великобритании, соответствуют рекомендациям ISO 3758:2005 и показывают температуру воды в стиральной машине только в градусах Цельсия. [29] На эквивалентной этикетке в Северной Америке для обозначения температуры используется от одной до шести точек, при необходимости можно указать температуру в градусах Цельсия. [30] [31]

Великобритания

Хотя градус Фаренгейта был самой популярной шкалой в Соединенном Королевстве, в течение многих лет основной используемой шкалой был градус Цельсия, и его преподавали в школах с 1970-х годов. [32] В нерегулируемых секторах, таких как журналистика, использование градусов Фаренгейта в Соединенном Королевстве не следует фиксированной схеме: градусы Фаренгейта иногда появляются рядом с градусами Цельсия. Daily Telegraph не упоминает градусы Фаренгейта на своей ежедневной странице погоды, [33] в то время как The Times также имеет полностью метрическую страницу ежедневной погоды, но имеет таблицу преобразования градусов Цельсия в градусы Фаренгейта. [34] При публикации новостей некоторые британские таблоиды стали использовать градусы Цельсия в заголовках и дискуссиях, касающихся низких температур, а Фаренгейта — для средних и высоких температур. [35] [ обсудить ] В феврале 2006 года автор статьи в The Times предположил, что причина заключалась в акценте: «-6 °C» звучит холоднее, чем «21 °F», а «94 °F» звучит холоднее, чем «21 °F», а «94 °F» звучит холоднее. впечатляет, чем «34 °C». [36]

Представление символа в Юникоде

Unicode предоставляет символ Фаренгейта в кодовой точке U+2109 ℉ ГРАДУС ПО ФАРЕНГЕЙТУ . Однако это символ совместимости , закодированный для полной совместимости с устаревшими кодировками. Стандарт Unicode явно не рекомендует использовать этот символ: «Последовательность U+00B0 ° DEGREE SIGN + U+0046 F ЛАТИНСКАЯ ЗАГЛАВНАЯ БУКВА F предпочтительнее U+2109 ℉ градуса по Фаренгейту , и эти две последовательности следует рассматривать как идентичные для поиска. ." [37]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ «Сал Армониак» представлял собой нечистую форму хлорида аммония. Французский химик Николя Лемери (1645–1715) обсуждал его в своей книге Cours de Chymie ( «Курс химии» , 1675), описывая, где он встречается в природе и как его можно получить искусственно. В природе он встречается в пустынях Северной Африки, где образуется из луж мочи животных. Его можно приготовить искусственно, прокипятив до высыхания смеси 5 частей мочи, 1 часть морской соли и ½ части дымовой сажи. Затем смесь нагревают в емкости для сублимации до тех пор, пока она не сублимируется; сублимированные кристаллы - Sal Armoniac . Видеть:
    • Николя Лемери, Cours de chymie […], 7-е изд. (Париж, Франция: Этьен Мишалле, 1688), Глава XVII: du Sel Armoniac , стр. 338–339.
      • Английский перевод: Николя Лемери с Джеймсом Кейлом, пер., Курс химии […], 3-е изд. (Лондон, Англия: Уолтер Кеттилби, 1698 г.), гл. XVII: Сала Армониака, с. 383, доступно онлайн в Университете Генриха Гейне (Дюссельдорф, Германия).
  2. ^ Эвтектическая температура хлорида аммония и воды указана как -15,9 ° C (3,38 ° F) и -15,4 ° C (4,28 ° F) в (соответственно)
    • Пеппин, СС; Юпперт, HE; Ворстер, М.Г. (2008). «Стационарное затвердевание водного раствора хлорида аммония» (PDF) . Дж. Гидромеханика . Издательство Кембриджского университета. 159 : 472 (табл. 1). Бибкод : 2008JFM...599..465P. дои : 10.1017/S0022112008000219. S2CID  30271164. Архивировано (PDF) из оригинала 19 января 2010 г.
    • Барман, Н.; Наяк, АК; Чаттопадхай, Х. (2021). «Затвердевание бинарного раствора (NH4Cl + H2O) на наклонной охлаждающей пластине: параметрическое исследование» (PDF) . Procedia Материаловедение . 7 : 456 (табл. 1). дои : 10.1016/j.mspro.2014.07.288 . Архивировано (PDF) из оригинала 15 января 2019 года.

Рекомендации

  1. ^ Балмер, Роберт Т. (2010). Современная инженерная термодинамика. Академическая пресса. п. 9. ISBN 978-0-12-374996-3. Проверено 17 июля 2011 г.
  2. ^ ab «Температурная шкала Фаренгейта». Британская онлайн-энциклопедия . Проверено 25 сентября 2015 г.
  3. ^ «Фаренгейт: факты, история и формулы преобразования». Живая наука . Проверено 9 февраля 2018 г.
  4. ↑ Бенхэм, Элизабет (6 октября 2020 г.). «Разрушение мифов о метрической системе». Национальный институт стандартов и технологий США (NIST).
  5. ^ «Приложение C – Общие таблицы единиц измерения» (PDF) . Справочник NIST 44 — Спецификации, допуски и другие технические требования к устройствам для взвешивания и измерения — 2022. Национальный институт стандартов и технологий США (NIST). 29 ноября 2021 г. Архивировано (PDF) из оригинала 27 декабря 2021 г.
  6. ^ «50 лет прогнозов погоды по Цельсию - время навсегда избавиться от Фаренгейта? | Метрические представления» . Архивировано из оригинала 2 октября 2020 года . Проверено 28 июля 2019 г.
  7. ^ Цельсий, Андерс (1742) «Observationer om twänne beständiga Grader på en thermometer» (Наблюдения за двумя стабильными градусами на термометре), Kungliga Svenska Vetenskapsakademiens Handlingar (Труды Шведской королевской академии наук), 3: 171–180 и рис. 1.
  8. ↑ Барба, Вася (14 июля 2023 г.). «В эти выходные будет зафиксирована самая высокая температура на Земле — 131 градус по Фаренгейту». Зеркало . Проверено 24 октября 2023 г.
  9. ^ Аб Бойс, Уолт (2009). Справочник приборов. Баттерворт-Хайнеманн. стр. 273–274. ISBN 978-0-7506-8308-1. Проверено 17 июля 2011 г.
  10. ↑ Дингман, SL (26 февраля 2009 г.). Речная гидравлика. Издательство Оксфордского университета, США. п. 522. ИСБН 978-0-19-517286-7.
  11. ^ Согин, Гарольд Х.; Хасан, Камаль-Элдин (июнь 1956 г.). Руководство по проектированию регенеративных теплообменников роторного типа. Центр развития авиации Райта. п. xii.
  12. ^ abc по Фаренгейту, Даниэле Габр. (1724) Эксперименты и наблюдения за замерзанием воды в вакууме фактами а Д.Г. Фаренгейт, Р.С. (Эксперименты и наблюдения за замерзанием воды в пустоте Д.Г. Фаренгейта, RSS), Philosophical Transactions of the Royal Society of London , vol. 33, нет. 382, стр. 78 (март – апрель 1724 г.). Цитируется и переведено на http://www.sizes.com:80/units/temperature_Fahrenheit.htm.
  13. ^ «Wetterlexikon - Lufttemperatur» (на немецком языке). Немецкий веттердинст . Архивировано из оригинала 15 октября 2013 года . Проверено 13 декабря 2013 г.
  14. ^ Эрнст Коэн и ВАТ Коэн-Де Местер. Chemisch Weekblad , том 33 (1936), страницы 374–393, цитируется и переведено на http://www.sizes.com:80/units/temperature_Fahrenheit.htm.
  15. ^ Фраучи, Стивен С.; Ричард П. Оленик; Том М. Апостол; Дэвид Л. Гудштейн (14 января 2008 г.). Механическая вселенная: механика и тепло . Издательство Кембриджского университета. п. 502. ИСБН 978-0-521-71590-4.
  16. ↑ Адамс, Сесил (15 декабря 1989 г.). «По шкале Фаренгейта имеют ли 0 и 100 какое-то особое значение?». Прямой наркотик.
  17. ^ Фаренгейт, Даниэле Габр. (1724) «Experimenta circa gradum Caloris liquorum nonnullorum ebullientium instituta». Архивировано 29 июня 2014 года в Wayback Machine (проведенные эксперименты относительно степени нагрева некоторых кипящих жидкостей), Philosophical Transactions of the Royal Society of London , 33  : 1–3. Английский перевод см.: Колледж Ле Мойн (Сиракузы, Нью-Йорк).
  18. ^ Хасок Чанг , Изобретение температуры: измерение и научный прогресс , стр. 8–11, Oxford University Press, 2004, ISBN 0198038240 . 
  19. ^ Кавендиш, Генри; Хеберден, Уильям; Обер, Александр; Люк, Жан Андре Де; Маскелин, Невил; Хорсли, Сэмюэл; Планта, Джозеф (28 декабря 1777 г.). «XXXVII. Отчет комитета, назначенного Королевским обществом для рассмотрения наилучшего метода регулировки фиксированных точек термометров; а также мер предосторожности, которые необходимо соблюдать при проведении экспериментов с этими приборами». Философские труды Лондонского королевского общества . 67 : 816–857. дои : 10.1098/rstl.1777.0038 . ISSN  0261-0523.
  20. ^ Элерт, Гленн; Форсберг, К.; Варен, Л.К. (2002). «Температура здорового человека (температура тела)». Скандинавский журнал наук о заботе . 16 (2): 122–8. дои : 10.1046/j.1471-6712.2002.00069.x. PMID  12000664. Архивировано из оригинала 26 сентября 2010 года . Проверено 12 апреля 2008 г.
  21. ^ «782 - Сводки и прогнозы по аэродрому: Справочник пользователя по кодам» . Всемирная метеорологическая организация . Проверено 23 сентября 2009 г.
  22. ^ Хэлси, Фредерик А .; Дейл, Сэмюэл С. (1919). Метрическая ошибка (2-е изд.). Американский институт мер и весов. стр. 165–166, 176–177 . Проверено 19 мая 2009 г.
  23. ^ «Канадские единицы измерения; Закон о мерах и весах Министерства юстиции (RSC, 1985, c. W-6)» . 17 мая 2011 года. Архивировано из оригинала 13 мая 2011 года . Проверено 5 июня 2011 г.
  24. ↑ Перлштейн, Стивен (4 июня 2000 г.). «Перешла ли Канада на метрическую систему мер? И да, и нет». Сиэтл Таймс . Проверено 5 июня 2011 г.
  25. ^ «Пример аналогового термометра, часто используемого в Канаде» . Архивировано из оригинала 6 июля 2011 года . Проверено 6 июня 2011 г.
  26. ^ «Пример цифрового термометра, часто используемого в Канаде» . Архивировано из оригинала 6 июля 2011 года . Проверено 6 июня 2011 г.
  27. ↑ Министерство юстиции (26 февраля 2009 г.). «Канадский закон о мерах и весах». Федеральное правительство Канады. Архивировано из оригинала 10 августа 2011 года . Проверено 17 июля 2011 г.
  28. ^ Нормативный акт 2009/3046 - Меры и веса - Положения о единицах измерения 2009 г. (PDF) , заархивировано из оригинала (PDF) 1 января 2017 г.,«Государственный секретарь, будучи министром, назначенным(а) для целей раздела 2(2) Закона о Европейских сообществах 1972(b) в отношении единиц измерения, которые будут использоваться в экономических целях, здравоохранении, безопасности или административных целях. , во исполнение полномочий, предоставленных настоящим подразделом, издает следующие Положения:
  29. ^ «Консультативный совет по отмыванию денег - что означают символы» . Консультативный совет по домашней стирке . Проверено 15 июля 2013 г.
  30. ^ «Руководство по распространенным символам домашней стирки и химчистки» . Дела текстильной промышленности. 2010 . Проверено 15 июля 2013 г.
  31. ^ «Путеводитель по символам ухода за одеждой и текстилем» . Управление по делам потребителей правительства Канады. 17 апреля 2003 года . Проверено 15 июля 2013 г.
  32. ^ «СМИ любят градусы Фаренгейта, но большинство британцев думают по Цельсию». Опиниум . 24 июля 2013 года . Проверено 21 июня 2021 г.
  33. ^ «Погода». «Дейли телеграф» . 3 июля 2013 г. с. 31.
  34. ^ «Погода». Времена . 3 июля 2013 г. с. 55.
  35. ↑ Рой Гринслейд (29 мая 2014 г.). «Газеты то горячятся, то холодают по Цельсию и Фаренгейту». Хранитель .
  36. ^ «Мера за меру». Времена . 23 февраля 2006 г.
  37. ^ «22.2». Стандарт Юникод, версия 8.0 (PDF) . Маунтин-Вью, Калифорния, США: Консорциум Unicode. Август 2015. ISBN. 978-1-936213-10-8. Архивировано (PDF) из оригинала 5 сентября 2015 года . Проверено 6 сентября 2015 г.

Внешние ссылки