Temperatūros keitiklis: Celsijus, Farenheitas, Kelvinas

Temperatūros keitiklis

Temperatūros perskaičiuoklė pakeičia temperatūros rodmenį iš vienos skalės į kitą, pavyzdžiui, iš Celsijaus į Farenheito. Šiame puslapyje vienas rodmuo iš karto perskaičiuojamas į visas keturias įprastas skales: Celsijaus, Farenheito, kelvino ir Rankino.

Ką daro skaičiuotuvas

Įveskite temperatūrą ir pasirinkite skalę, kurioje ji buvo išmatuota. Puslapis pirmiausia perskaičiuoja ją į Celsijaus skalę, tada – į kiekvieną iš keturių skalių ir kartu parodo visus keturis atsakymus. Kopijavimo mygtukas įdeda juos visus į iškarpinę.

Nieko nėra šaltesnio už absoliutų nulį, todėl mažesnis rodmuo atmetamas, o ne perskaičiuojamas. Puslapis nurodo, kas yra absoliutus nulis pasirinktoje skalėje, ir nerodo jokių skaičių.

Kaip perskaičiuoti tarp temperatūros skalių

Celsijaus ir Farenheito skalės skiriasi dviem dalykais: vieno laipsnio dydžiu ir nulio padėtimi. Farenheito laipsnis yra 5/9 Celsijaus laipsnio dydžio, o 0 °C yra 32 °F, o ne 0 °F. Todėl perskaičiuojant reikia dauginti ir pridėti:

$F = C \times \frac{9}{5} + 32$

$K = C + 273.15$

$R = (C + 273.15) \times \frac{9}{5}$

čia C yra temperatūra Celsijaus laipsniais, F – Farenheito laipsniais, K – kelvinais, o R – Rankino laipsniais.

Kiekvieną ryšį galima apversti ir perskaičiuoti kita kryptimi:

$C = (F - 32) \times \frac{5}{9}$

$C = K - 273.15$

$C = R \times \frac{5}{9} - 273.15$

Kelvino ir Celsijaus laipsnių dydis yra vienodas, todėl šiai porai reikia tik poslinkio. Rankino laipsnių dydis toks pat kaip Farenheito laipsnių, o Rankino skalė prasideda nuo absoliutaus nulio, todėl 0 °R yra 0 K, o Rankino rodmuo visada yra Farenheito rodmuo plius 459,67.

Įprasta klaida – laikyti, kad 9/5 apima visą perskaičiavimą. Perskaičiuoklė, kuri tik padaugintų ir pamirštų poslinkį, 0 °C pateiktų kaip 0 °F; aritmetika atrodytų teisinga, nors atsakymas skirtųsi 32 laipsniais.

Vienintelė taisyklė, kurią iš tikrųjų taiko puslapis

Perskaičiuoklė nelaiko atskiros formulės kiekvienai skalių porai. Ji kiekvienai skalei saugo du skaičius – dydį ir poslinkį – ir taiko vieną ryšį:

$b = v \times s + o$

čia v yra įvesta reikšmė, s – vieno jos laipsnio dydis, išreikštas Celsijaus laipsniais, o – poslinkis, perkeliantis jos nulį į Celsijaus nulį, o b – rodmuo Celsijaus skalėje. Farenheito skalės dydis yra 5/9, o poslinkis – −160/9; kelvino skalės dydis yra 1, o poslinkis – −273,15. Perskaičiuojant kita kryptimi šie du žingsniai atliekami atvirkščiai. Kiekviena puslapio skalė yra viena šios lentelės eilutė, todėl keturi atsakymai negali išsiskirti.

Kurios konstantos yra tikslios

Visi keturi pirmiau naudoti skaičiai yra apibrėžtys, o ne matavimai, todėl geresnis eksperimentas jų niekada nepakeis.

Šiame puslapyje suapvalinami du dalykai, ir nė vienas iš jų nėra apibrėžtoji konstanta. Trupmena 5/9 neturi tikslaus dešimtainio pavidalo, todėl bet koks jai užrašytas dešimtainis skaičius yra sutrumpintas; kode 5/9 ir 160/9 saugomi kaip trupmenos, o ne dešimtainiai skaičiai. Be to, keturi rezultatai pateikiami su aštuoniais reikšminiais skaitmenimis. Suapvalinamas tik rodinys. Perskaičiuojant naudojama tokia reikšmė, kokia įvesta.

Išspręstas pavyzdys

20 °C rodmuo, atitinkantis vidutinę kambario temperatūrą, perskaičiuojamas taip.

Farenheito skalė: 20 × 9/5 yra 36, o 36 + 32 yra 68 °F (20 °C).

Kelvino skalė: 20 + 273,15 yra 293,15 K.

Rankino skalė: 20 + 273,15 yra 293,15, o 293,15 × 9/5 yra 527,67 °R.

Antras pavyzdys perskaičiuojamas kita kryptimi ir nesigauna sveikasis skaičius. Kai 350 °F (177 °C) – karšta orkaitė: 350 − 32 yra 318, o 318 × 5/9 yra 176,6666… °C; suapvalinus iki aštuonių reikšminių skaitmenų puslapis rodo 176,66667 °C.

Nekintantys taškai

Šiuos rodmenis verta įsidėmėti; kiekviena eilutė patikrinama paeiliui įvedant bandymą visose keturiose skalėse.

Eilutė −40 nėra atsitiktinumas. Farenheito skaičiai didėja greičiau nei Celsijaus skaičiai ir prasideda nuo didesnės reikšmės, todėl šios dvi tiesės susikerta vieną kartą, o −40 yra jų susikirtimo taškas.

Absoliutusis nulis

Absoliutus nulis yra taškas, kuriame medžiaga nebeturi atiduodamos šiluminės energijos. Jis yra ties −273,15 °C, ir šis skaičius yra tikslus: kelvino ir Celsijaus laipsnių dydis vienodas, o jų nuliai pagal apibrėžtį nutolę vienas nuo kito 273,15 (13-asis CGPM, 1967/68). Kitose skalėse tai yra −459,67 °F (−273 °C), 0 K ir 0 °R.

Puslapis atmeta bet kokį mažesnį rodmenį. Skaičius, mažesnis už absoliutų nulį, nėra labai šalta temperatūra; tai nėra temperatūra.

Prieš palyginant abi puses patikros metu jos suapvalinamos. Absoliutus nulis vidinę Celsijaus reikšmę gali pasiekti kaip −273,15 vienu būdu ir kaip −273,15000000000003 kitu, nes kompiuteris šiuos skaičius saugo dvejetaine forma, o 273,15 neturi tikslaus dvejetainio pavidalo. Lyginant pradines reikšmes vartotojui būtų parodyta, kad absoliutus nulis yra žemiau absoliutaus nulio.

Tas pats apvalinimo triukšmas matomas ir atsakymuose. Perskaičiavus −459,67 °F (−273 °C) gaunama maždaug −0,000000000000028 K, o ne 0 K. Perskaičiuoklė tokio mažo likučio nelaiko reikšme, o atimant panašaus dydžio skaičius atsiradusiu triukšmu, todėl pateikia aiškią 0 K reikšmę.

Dažnai užduodami klausimai

Kaip perskaičiuoti Celsijaus laipsnius į Farenheito? Celsijaus rodmenį padauginkite iš 9/5, tada pridėkite 32. Kai 20 °C: 20 × 9/5 yra 36, o 36 + 32 yra 68 °F.

Kaip perskaičiuoti Farenheito laipsnius į Celsijaus? Pirmiausia atimkite 32, tada padauginkite iš 5/9. Kai 68 °F: 68 − 32 yra 36, o 36 × 5/9 yra 20 °C.

Kodėl vien tik atimti 32 nepakanka? Nes šiose skalėse naudojami ir skirtingo dydžio laipsniai. Vienas Farenheito laipsnis sudaro 5/9 Celsijaus laipsnio, todėl skirtumas tarp rodmenų didėja kylant temperatūrai. Ties 0 °C skirtumas yra 32, o ties 100 °C – 112.

Ar galima greitai apytiksliai apskaičiuoti mintinai? Kasdienėms temperatūroms gana tikslu Celsijaus rodmenį padvigubinti ir pridėti 30. Taip, kai 20 °C, gaunama 70, nors tikroji reikšmė yra 68 °F. Kylant temperatūrai paklaida didėja, todėl tai tik apytikslė taisyklė, o ne perskaičiavimas.

Kas yra Rankino skalė ir kas ją naudoja? Rankino skalė yra absoliuti skalė, kurioje naudojami Farenheito laipsnio dydžio laipsniai ir kuri prasideda nuo absoliutaus nulio. Ji taikoma kai kuriuose Jungtinių Valstijų inžineriniuose skaičiavimuose, kai reikia absoliučiosios temperatūros, bet kiti dydžiai pateikiami Farenheito skalėje.

Kodėl puslapyje kartais rodoma mažiau dešimtainių ženklų, nei tikimasi? Rezultatai suapvalinami iki aštuonių reikšminių skaitmenų. Tokia reikšmė kaip 176,6666… °C kartojasi be galo, todėl rodoma kaip 176,66667 °C. Apvalinama tik rodoma reikšmė.