stringtranslate.com

по Фаренгейту

Шкала Фаренгейта ( / ˈ f æ r ə n 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 она использует градус Фаренгейта (символ: °F ). Существует несколько описаний того, как он изначально 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 ( соли ). [2] [3] Другим установленным пределом была его наилучшая 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 с разделением в 180 °F: температура, при которой замерзает чистая вода, определялась как 32 °F, а точка кипения воды определялась как 212 °F, как на уровне моря , так и при стандартном атмосферном давлении . Теперь она формально определяется с использованием шкалы Кельвина . [4] [5]

Он продолжает использоваться в Соединенных Штатах (включая их неинкорпорированные территории ), свободно ассоциированных государствах в Западной части Тихого океана ( Палау , Федеративные Штаты Микронезии и Маршалловы Острова ), на Каймановых островах и в Либерии .

Фаренгейт по-прежнему широко используется наряду со шкалой Цельсия в других странах, которые пользуются метрологической службой 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 по-прежнему 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]

Определение и преобразование

Исторически по шкале Фаренгейта точка замерзания воды составляла 32 °F, а точка кипения — 212 °F (при стандартном атмосферном давлении ). Это разнесло точки кипения и замерзания воды на 180 градусов. [8] Таким образом, градус по шкале Фаренгейта составлял 1 ⁄ 180 интервала между точкой замерзания и точкой кипения. По шкале Цельсия точки замерзания и кипения воды изначально были определены как отстоящие друг от друга на 100 градусов. Температурный интервал в 1 °F был равен интервалу в 5 ⁄ 9  градусов Цельсия. Поскольку шкалы Фаренгейта и Цельсия теперь определяются кельвином , это соотношение сохранилось, температурный интервал в 1 °F был равен интервалу в 5 ⁄ 9  К и 5 ⁄ 9  °C. Шкалы Фаренгейта и Цельсия пересекаются численно в точке -40 в соответствующих единицах (т.е. -40 °F ≘ -40 °C).

Абсолютный ноль равен 0 K, −273,15 °C или −459,67 °F. Температурная шкала Ранкина использует градусные интервалы того же размера, что и шкала Фаренгейта, за исключением того, что абсолютный ноль равен 0 °R — так же, как температурная шкала Кельвина соответствует шкале Цельсия, за исключением того, что абсолютный ноль равен 0 K. [8]

Сочетание символа градуса (°) с последующей заглавной буквой F является общепринятым символом для 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, «Выход теплообменника испытывает увеличение на 72 °F» или «Наша стандартная неопределенность составляет ±5 °F». Однако некоторые авторы вместо этого используют обозначение «Увеличение на 50 F°» (изменяя порядок символов) для обозначения разницы температур. Аналогичные соглашения существуют для шкалы Цельсия, см. Цельсий § Температуры и интервалы . [9] [10]

Преобразование (конкретная точка температуры)

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

Также существует точное преобразование между шкалами Цельсия и Фаренгейта, использующее соответствие −40 °F ≘ −40 °C. Опять же, f — числовое значение в градусах Фаренгейта, а c — числовое значение в градусах Цельсия:

Преобразование (разница температур или интервал)

При переводе температурного интервала между шкалами Фаренгейта и Цельсия используется только отношение, без какой-либо константы (в этом случае интервал имеет одинаковое числовое значение в кельвинах и в градусах Цельсия):

История

Фаренгейт предложил свою температурную шкалу в 1724 году, основывая ее на двух опорных точках температуры. В его первоначальной шкале (которая не является окончательной шкалой Фаренгейта) нулевая точка определялась путем помещения термометра в «смесь льда , воды и salis Armoniaci [примечание 1] [перевод хлорида аммония ] или даже морской соли». [11] Эта комбинация образует эвтектическую систему , которая автоматически стабилизирует свою температуру: 0 °F была определена как эта стабильная температура. Вторая точка, 96 градусов, была приблизительно температурой человеческого тела. [11] Третья точка, 32 градуса, была отмечена как температура льда и воды «без вышеупомянутых солей». [11]

Согласно немецкой истории, Фаренгейт на самом деле выбрал самую низкую температуру воздуха, измеренную в его родном городе Данциге (Гданьск, Польша ) зимой 1708–09 гг., как 0 °F, и только позже у него возникла необходимость сделать это значение воспроизводимым с помощью рассола. [12] [ проверка не удалась ]

Согласно письму, которое Фаренгейт написал своему другу Герману Бурхаве , [13] его шкала была построена на работе Оле Рёмера , с которым он встречался ранее. В шкале Рёмера рассол замерзает при нуле, вода замерзает и тает при 7,5 градусах, температура тела составляет 22,5, а вода кипит при 60 градусах. Фаренгейт умножил каждое значение на 4, чтобы устранить дроби и сделать шкалу более мелкозернистой . Затем он перекалибровал свою шкалу, используя точку плавления льда и нормальную температуру человеческого тела (которые были на 30 и 90 градусах); он отрегулировал шкалу так, чтобы точка плавления льда была 32 градуса, а температура тела 96 градусов, так что 64 интервала разделяли бы эти два значения, что позволило бы ему отмечать градусные линии на своих приборах, просто деля интервал пополам 6 раз (так как 64 = 2 6 ). [14] [15]

Вскоре Фаренгейт заметил, что вода кипит при температуре около 212 градусов, используя эту шкалу. [16] Использование точек замерзания и кипения воды в качестве фиксированных точек отсчета термометра стало популярным после работы Андерса Цельсия , и эти фиксированные точки были приняты комитетом Королевского общества во главе с Генри Кавендишем в 1776–77 годах. [17] [18] В этой системе шкала Фаренгейта немного переопределена так, что точка замерзания воды была ровно 32 °F, а точка кипения была ровно 212 °F, или на 180 градусов выше. Именно по этой причине нормальная температура человеческого тела составляет приблизительно 98,6 °F (оральная температура) по пересмотренной шкале (тогда как она была 90 °F по Фаренгейту, умноженному на Рёмера, и 96 ° по его первоначальной шкале). [19]

В современной шкале Фаренгейта 0 °F больше не соответствует эвтектической температуре рассола хлорида аммония, как описано выше. Вместо этого эта эвтектика находится примерно на 4 °F на конечной шкале Фаренгейта. [примечание 2]

Температурная шкала Ранкина была основана на температурной шкале Фаренгейта, но ее ноль соответствовал абсолютному нулю .

Использование

Общий

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

Шкала Фаренгейта была основным стандартом 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 Соединенных Штатов.

Фаренгейт используется в Соединенных Штатах, их территориях и ассоциированных штатах (все обслуживаются Национальной метеорологической службой США ), а также на (Британских) Каймановых островах и в Либерии для повседневных приложений. Шкала Фаренгейта используется в США для всех измерений температуры, включая прогнозы погоды, приготовление пищи и температуры замораживания продуктов питания, однако для научных исследований используются шкалы Цельсия и Кельвина. [20]

Соединенные Штаты

В начале 20-го века Хэлси и Дейл предположили, что причинами сопротивления использованию стоградусной (теперь Цельсия) системы в США были больший размер каждого градуса Цельсия и нижняя нулевая точка в системе Фаренгейта; шкала Фаренгейта предположительно более интуитивна, чем шкала Цельсия, для описания наружных температур в умеренных широтах, при этом 100 °F соответствует жаркому летнему дню, а 0 °F — холодному зимнему дню. [21]

Канада

Канада приняла законодательство в пользу Международной системы единиц , сохранив при этом юридические определения традиционных канадских имперских единиц. [22] Канадские прогнозы погоды передаются с использованием градусов Цельсия с периодическими ссылками на градусы Фаренгейта, особенно для трансграничных трансляций . Фаренгейт по-прежнему используется практически во всех канадских печах. [23] Термометры, как цифровые, так и аналоговые, продаваемые в Канаде, обычно используют как шкалу Цельсия, так и шкалу Фаренгейта. [24] [25] [26]

Евросоюз

В Европейском союзе при указании температуры в «экономических, здравоохранительных, административных» целях обязательно использовать градусы Кельвина или Цельсия, хотя градусы Фаренгейта могут использоваться наряду с градусами Цельсия в качестве дополнительной единицы. [27]

Великобритания

Большинство британцев используют шкалу Цельсия. [28] Тем не менее, шкала Фаренгейта по-прежнему иногда встречается в печатных СМИ наряду с градусами Цельсия, при этом не существует общепринятых правил, когда включать эту единицу измерения.

Например, в The Times есть страница с ежедневным прогнозом погоды, но также есть таблица перевода градусов Цельсия в градусы Фаренгейта. [29] Некоторые британские таблоиды переняли тенденцию использовать градусы Фаренгейта для средних и высоких температур. [30] Было высказано предположение, что обоснованием для продолжения использования градусов Фаренгейта было стремление подчеркнуть высокие температуры: «−6 °C» звучит холоднее, чем «21 °F», а «94 °F» звучит более сенсационно, чем «34 °C». [31]

Представление символа в формате Unicode

Unicode предоставляет символ Фаренгейта в кодовой точке U+2109 ℉ DEGREE FAHRENHEIT . Однако это символ совместимости, закодированный для обеспечения двусторонней совместимости с устаревшими кодировками. Стандарт Unicode явно не рекомендует использовать этот символ: "Последовательность U+00B0 ° DEGREE SIGN + U+0046 F LATIN CAPITAL LETTER F предпочтительнее, чем U+2109 ℉ DEGREE FAHRENHEIT , и эти две последовательности следует рассматривать как идентичные для поиска". [32]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ "Sal Armoniac" был нечистой формой 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. Он встречается в природе в пустынях Северной Африки, где он образуется из луж мочи животных. Его можно получить искусственно, кипячением 5 частей мочи, 1 части морской соли и ½ части сажи из дымохода до тех пор, пока смесь не высохнет. Затем смесь нагревают в сублимационном горшке до тех пор, пока она не возгонится; возгоненные кристаллы — это sal Armoniac . Смотрите:
    • Николя Лемери, Cours de chymie […], 7-е изд. (Париж, Франция: Этьен Мишалле, 1688), Глава XVII: du Sel Armoniac , стр. 338–339.
      • Перевод на английский язык: Николя Лемери с Джеймсом Кейлом, перевод, Курс химии […], 3-е изд. (Лондон, Англия: Уолтер Кеттилби, 1698), гл. XVII: Сэла Армониака, стр. 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 как −15,4 °C (4,28 °F) в (соответственно)
    • Peppin, SS; Huppert, HE; ​​Worster, MG (2008). "Steady-state solidification of vodka ammoniumchloride" (PDF) . J. Fluid Mech . 159 . Cambridge University Press: 472 (таблица 1). Bibcode :2008JFM...599..465P. doi :10.1017/S0022112008000219. S2CID  30271164. Архивировано (PDF) из оригинала 19 января 2010 г.
    • Barman, N.; Nayak, AK; Chattopadhyay, H. (2021). "Затвердевание бинарного раствора (NH4Cl + H2O) на наклонной охлаждающей пластине: параметрическое исследование" (PDF) . Procedia Materials Science . 7 : 456 (таблица 1). doi : 10.1016/j.mspro.2014.07.288 . Архивировано (PDF) из оригинала 15 января 2019 г.

Ссылки

  1. ^ Балмер, Роберт Т. (2010). Современная инженерная термодинамика. Academic Press. стр. 9. ISBN 978-0-12-374996-3. Получено 17 июля 2011 г.
  2. ^ ab "Шкала температур по Фаренгейту". Encyclopaedia Britannica Online . Получено 25 сентября 2015 г.
  3. ^ "Фаренгейт: факты, история и формулы преобразования". Live Science . Получено 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 - Технические характеристики, 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 – пора навсегда отказаться от Фаренгейта? | Metric Views". Архивировано из оригинала 2 октября 2020 г. Получено 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. ^ ab Boyes, Walt (2009). Справочник по приборам. Butterworth-Heinemann. С. 273–274. ISBN 978-0-7506-8308-1. Получено 17 июля 2011 г.
  9. ^ Дингман, С. Л. (26 февраля 2009 г.). Речная гидравлика. Oxford University Press, США. стр. 522. ISBN 978-0-19-517286-7.
  10. ^ Согин, Гарольд Х.; Хассан, Камал-Элдин (июнь 1956 г.). Руководство по проектированию регенеративных теплообменников роторного типа. Центр развития воздуха Райта. стр. xii.
  11. ^ abc Fahrenheit, Daniele Gabr. (1724) Experimenta & observationes de congelatione aquae in vacuo factæ a DG Fahrenheit, RS S (Эксперименты и наблюдения за замерзанием воды в пустоте Д. Г. Фаренгейта, RSS), Philosophical Transactions of the Royal Society of London , т. 33, № 382, ​​стр. 78 (март–апрель 1724 г.). Цитируется и переводится в http://www.sizes.com:80/units/temperature_Fahrenheit.htm.
  12. ^ «Wetterlexikon - Lufttemperatur» (на немецком языке). Немецкий веттердинст . Архивировано из оригинала 15 октября 2013 года . Проверено 13 декабря 2013 г.
  13. ^ 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.
  14. ^ Фраучи, Стивен К.; Ричард П. Оленик; Том М. Апостол; Дэвид Л. Гудштейн (14 января 2008 г.). Механическая вселенная: механика и тепло . Cambridge University Press. стр. 502. ISBN 978-0-521-71590-4.
  15. ↑ Адамс, Сесил (15 декабря 1989 г.). «Имеют ли 0 и 100 на шкале Фаренгейта какое-либо особое значение?». The Straight Dope.
  16. ↑ Фаренгейт, Даниэль Габр. (1724) «Experimenta circa gradum caloris liquorum nonnullorum ebullientium instituta». Архивировано 29 июня 2014 г. в Wayback Machine (Эксперименты, выполненные относительно степени нагрева некоторых кипящих жидкостей), Philosophical Transactions of the Royal Society of London , 33  : 1–3. Для перевода на английский язык см.: Le Moyne College (Сиракузы, Нью-Йорк).
  17. ^ Хасок Чанг , Изобретение температуры: измерение и научный прогресс , стр. 8–11, Oxford University Press, 2004, ISBN 0198038240 . 
  18. ↑ Кавендиш, Генри; Геберден, 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; и мер предосторожности, необходимых при проведении экспериментов с этими приборами». Philosophical Transactions of the Royal Society of London . 67 : 816–857. doi : 10.1098/rstl.1777.0038 . ISSN  0261-0523.
  19. ^ Элерт, Гленн; Форсберг, К.; Варен, Л.К. (2002). «Температура здорового человека (температура тела)». Scandinavian Journal of Caring Sciences . 16 (2): 122–8. doi :10.1046/j.1471-6712.2002.00069.x. PMID  12000664. Архивировано из оригинала 26 сентября 2010 г. Получено 12 апреля 2008 г.
  20. ^ "782 - Аэродромные сводки и прогнозы: Справочник пользователя по кодам". Всемирная метеорологическая организация . Получено 23 сентября 2009 г.
  21. ^ Хэлси, Фредерик А .; Дейл, Сэмюэл С. (1919). Метрическое заблуждение (2-е изд.). Американский институт мер и весов. С. 165–166, 176–177 . Получено 19 мая 2009 г.
  22. ^ "Канадские единицы измерения; Министерство юстиции, Закон о мерах и весах (RSC, 1985, гл. W-6)". 17 мая 2011 г. Архивировано из оригинала 13 мая 2011 г. Получено 5 июня 2011 г.
  23. ^ Pearlstein, Steven (4 июня 2000 г.). «Канада перешла на метрическую систему? Да — и нет». The Seattle Times . Получено 5 июня 2011 г.
  24. ^ "Пример аналогового термометра, часто используемого в Канаде". Архивировано из оригинала 6 июля 2011 г. Получено 6 июня 2011 г.
  25. ^ "Пример цифрового термометра, часто используемого в Канаде". Архивировано из оригинала 6 июля 2011 г. Получено 6 июня 2011 г.
  26. ↑ Министерство юстиции (26 февраля 2009 г.). «Канадский закон о мерах и весах». Федеральное правительство Канады. Архивировано из оригинала 10 августа 2011 г. Получено 17 июля 2011 г.
  27. ^ Законодательный акт 2009/3046 – Меры и веса – Положение о единицах измерения 2009 (PDF) , заархивировано из оригинала (PDF) 1 января 2017 г.,«Государственный секретарь, будучи министром, назначенным(a) для целей раздела 2(2) Закона о Европейских сообществах 1972(b) в отношении единиц измерения, которые будут использоваться в экономических, медицинских, безопасных или административных целях, во исполнение полномочий, предоставленных этим подразделом, издает следующие постановления:
  28. ^ «СМИ любят градусы Фаренгейта, но большинство британцев думают в градусах Цельсия». Opinium . 24 июля 2013 г. Получено 21 июня 2021 г.
  29. ^ "Погода". The Times . 3 июля 2013. стр. 55.
  30. ↑ Рой Гринслейд (29 мая 2014 г.). «Газеты колеблются между градусами Цельсия и Фаренгейта». The Guardian .
  31. ^ "Мера за меру". The Times . 23 февраля 2006 г.
  32. ^ "22.2". Стандарт Unicode, версия 8.0 (PDF) . Маунтин-Вью, Калифорния, США: Консорциум Unicode. Август 2015 г. ISBN 978-1-936213-10-8. Архивировано (PDF) из оригинала 5 сентября 2015 г. . Получено 6 сентября 2015 г. .

Внешние ссылки