Penukar Suhu: Celsius, Fahrenheit, Kelvin

Penukar Suhu

Penukar suhu mengubah bacaan suhu daripada satu skala kepada skala yang lain, contohnya daripada Celsius kepada Fahrenheit. Halaman ini menukar satu bacaan kepada keempat-empat skala biasa serentak: Celsius, Fahrenheit, Kelvin dan Rankine.

Fungsi kalkulator

Masukkan suhu dan pilih skala yang digunakan untuk mengukurnya. Halaman ini menukarkannya kepada Celsius dahulu, kemudian kepada setiap satu daripada empat skala tersebut, dan memaparkan keempat-empat jawapan bersama-sama. Butang salin meletakkan keempat-empatnya pada papan keratan.

Tiada apa-apa yang lebih sejuk daripada sifar mutlak, jadi bacaan di bawahnya ditolak dan bukannya ditukar. Halaman ini menyatakan nilai sifar mutlak pada skala yang dipilih dan tidak memaparkan sebarang nombor.

Cara menukar antara skala suhu

Celsius dan Fahrenheit berbeza dalam dua perkara: saiz satu darjah dan kedudukan sifar. Satu darjah Fahrenheit ialah 5/9 saiz satu darjah Celsius, dan 0 °C ialah 32 °F, bukannya 0 °F. Oleh itu, penukaran memerlukan pendaraban dan penambahan:

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

$K = C + 273.15$

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

dengan C ialah suhu dalam darjah Celsius, F dalam darjah Fahrenheit, K dalam kelvin dan R dalam darjah Rankine.

Setiap hubungan boleh diterbalikkan untuk menukar ke arah yang bertentangan:

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

$C = K - 273.15$

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

Darjah Kelvin dan Celsius mempunyai saiz yang sama, jadi pasangan itu hanya memerlukan anjakan. Darjah Rankine mempunyai saiz yang sama seperti darjah Fahrenheit, dan skala Rankine bermula pada sifar mutlak, jadi 0 °R ialah 0 K dan bacaan Rankine sentiasa merupakan bacaan Fahrenheit ditambah 459.67.

Menganggap 9/5 sebagai keseluruhan kaedah ialah kesilapan yang biasa berlaku. Penukar yang hanya mendarab dan terlupa anjakan akan melaporkan 0 °C sebagai 0 °F, dan pengiraannya kelihatan betul sedangkan jawapannya tersasar 32 darjah.

Satu peraturan yang sebenarnya digunakan oleh halaman ini

Penukar ini tidak menyimpan formula berasingan bagi setiap pasangan skala. Ia menyimpan dua nombor bagi setiap skala, iaitu saiz dan anjakan, lalu menggunakan satu hubungan:

$b = v \times s + o$

dengan v ialah nilai yang dimasukkan, s ialah saiz satu darjahnya yang diukur dalam darjah Celsius, o ialah anjakan yang memindahkan sifarnya ke sifar Celsius, dan b ialah bacaan dalam Celsius. Fahrenheit mempunyai saiz 5/9 dan anjakan −160/9, manakala kelvin mempunyai saiz 1 dan anjakan −273.15. Penukaran ke arah yang bertentangan membalikkan dua langkah yang sama. Setiap skala pada halaman ini ialah satu baris dalam jadual tersebut, sebab itu keempat-empat jawapan tidak boleh menyimpang antara satu sama lain.

Pemalar yang tepat

Keempat-empat nombor yang digunakan di atas ialah takrif, bukannya ukuran, jadi tiada satu pun akan disemak semula berdasarkan eksperimen yang lebih baik.

Dua perkara pada halaman ini dibundarkan, dan kedua-duanya bukan pemalar takrifan. Pecahan 5/9 tidak mempunyai bentuk perpuluhan tepat, jadi apa-apa perpuluhan yang ditulis untuknya ialah pemotongan; kod mengekalkan 5/9 dan 160/9 sebagai pecahan, bukannya perpuluhan. Keempat-empat hasil pula dipaparkan kepada lapan angka bererti. Hanya paparan yang dibundarkan. Penukaran itu sendiri menggunakan nilai seperti yang ditaip.

Contoh yang diselesaikan

Bacaan 20 °C, iaitu suhu bilik yang sederhana, ditukar seperti ini.

Fahrenheit: 20 × 9/5 ialah 36, dan 36 + 32 ialah 68 °F (20 °C).

Kelvin: 20 + 273.15 ialah 293.15 K.

Rankine: 20 + 273.15 ialah 293.15, dan 293.15 × 9/5 ialah 527.67 °R.

Contoh kedua bergerak ke arah yang bertentangan dan tidak menghasilkan nombor bulat. Bagi 350 °F (177 °C), iaitu ketuhar yang panas: 350 − 32 ialah 318, dan 318 × 5/9 ialah 176.6666… °C, yang dipaparkan oleh halaman ini sebagai 176.66667 °C selepas dibundarkan kepada lapan angka bererti.

Titik tetap

Bacaan ini wajar dikenali, dan setiap baris disemak melalui ujian yang dimasukkan secara bergilir-gilir pada keempat-empat skala.

Baris −40 bukan kebetulan. Nombor Fahrenheit meningkat lebih cepat daripada nombor Celsius dan bermula pada nilai yang lebih tinggi, jadi kedua-dua garis itu bersilang sekali, dan −40 ialah titik pertemuannya.

Sifar mutlak

Sifar mutlak ialah titik apabila sesuatu bahan tidak lagi mempunyai tenaga haba untuk dilepaskan. Nilainya ialah −273.15 °C, dan angka itu tepat: kelvin dan darjah Celsius mempunyai saiz yang sama, manakala sifarnya berjarak 273.15 mengikut takrif (CGPM ke-13, 1967/68). Pada skala lain, nilainya ialah −459.67 °F (-273 °C), 0 K dan 0 °R.

Halaman ini menolak sebarang bacaan di bawahnya. Nombor di bawah sifar mutlak bukan suhu yang sangat sejuk; ia bukan suhu.

Semakan ini membundarkan kedua-dua sisi sebelum membandingkannya. Sifar mutlak boleh mencapai nilai Celsius dalaman sebagai −273.15 melalui satu laluan dan sebagai −273.15000000000003 melalui laluan yang lain, kerana komputer menyimpan nombor ini dalam bentuk perduaan dan 273.15 tidak mempunyai bentuk perduaan yang tepat. Membandingkan nilai mentah akan memberitahu pengguna bahawa sifar mutlak berada di bawah sifar mutlak.

Bunyi pembundaran yang sama muncul dalam jawapan. Menukar −459.67 °F (-273 °C) menghasilkan kira-kira −0.000000000000028 K, bukannya 0 K. Penukar mengenal pasti baki sekecil itu sebagai hingar yang tertinggal akibat penolakan dua nombor yang saiznya serupa, lalu melaporkan 0 K yang bersih.

Soalan lazim

Bagaimanakah Celsius ditukar kepada Fahrenheit? Darabkan bacaan Celsius dengan 9/5, kemudian tambah 32. Bagi 20 °C: 20 × 9/5 ialah 36, dan 36 + 32 ialah 68 °F.

Bagaimanakah Fahrenheit ditukar kepada Celsius? Tolak 32 dahulu, kemudian darabkan dengan 5/9. Bagi 68 °F: 68 − 32 ialah 36, dan 36 × 5/9 ialah 20 °C.

Mengapakah menolak 32 sahaja tidak mencukupi? Kerana kedua-dua skala itu juga menggunakan darjah yang berlainan saiz. Satu darjah Fahrenheit ialah 5/9 darjah Celsius, jadi perbezaan antara kedua-dua bacaan meningkat apabila suhu naik. Pada 0 °C, perbezaannya ialah 32; pada 100 °C, perbezaannya ialah 112.

Adakah terdapat cara pantas untuk menganggarkannya dalam fikiran? Gandakan bacaan Celsius dan tambah 30 untuk mendapatkan anggaran yang hampir bagi suhu harian. Kaedah ini memberikan 70 bagi 20 °C, berbanding nilai sebenar 68 °F. Ralat meningkat mengikut suhu, jadi kaedah ini hanyalah panduan kasar, bukan penukaran.

Apakah Rankine dan siapa yang menggunakannya? Rankine ialah skala mutlak yang menggunakan darjah bersaiz Fahrenheit dan bermula pada sifar mutlak. Skala ini digunakan dalam sesetengah kerja kejuruteraan di Amerika Syarikat, apabila suhu mutlak diperlukan tetapi angka lain menggunakan Fahrenheit.

Mengapakah halaman ini kadangkala memaparkan perpuluhan yang lebih sedikit daripada jangkaan? Hasil dibundarkan kepada lapan angka bererti. Nilai seperti 176.6666… °C berulang tanpa penghujung, jadi ia dipaparkan sebagai 176.66667 °C. Pembundaran hanya digunakan pada paparan.