Фаренгейт
| Фаренгейт | |
|---|---|
 Фаренгейта (отмечено на внешнем безеле) и Цельсия (отмечено на внутреннем циферблате). Термометр с единицами измерения | |
| Общая информация | |
| Система единиц | Имперский/американский обычай |
| Единица | Температура |
| Символ | °Ф |
| Назван в честь | Дэниел Габриэль Фаренгейт |
| Конверсии | |
| x °F в ... | ... соответствует... |
| Базовые единицы СИ | 5 / 9 ( x +459,67) К |
| Производные единицы СИ | 5 / 9 ( x − 32) °C |
| Имперская / США абсолютная шкала | х + 459,67 °Ra |
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] используется градус Фаренгейта (обозначение: °F В качестве единицы измерения ). 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 использоваться в США (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 Либерии .
Фаренгейт до сих пор широко используется наряду со шкалой Цельсия службу США в других странах, которые используют метрологическую , 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 до сих пор используются в заголовках газет, чтобы сделать сенсационные волны тепла. [8]
Определение и преобразование
[ редактировать ]| от Фаренгейта | по Фаренгейту | |
|---|---|---|
| Цельсия | х ° F ≘ ( х - 32) × 5 / 9 °C | х °С ≘ ( х × 9 / 5 + 32) °F |
| Кельвин | х °F ≘ ( х + 459,67) × 5 / 9 К | х К ≘ ( х × 9 / 5 − 459,67) °F |
| Рэнкин | х °F ≘ ( х + 459,67) °R | х °R ≘ ( х - 459,67) °F |
| Для температурных интервалов, а не для конкретных температур, 1 °F = 1 °R = 5 / 9 °С = 5 / 9 К Преобразование между температурными шкалами | ||
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] Поэтому градус по шкале Фаренгейта был 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 5/9 Цельсия градусов . Поскольку шкалы Фаренгейта и Цельсия теперь определяются в кельвинах , это соотношение сохранилось: температурный интервал в 1 °F равен интервалу 5 ⁄ 9 К и 5 ⁄ 9 °С. 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. использует Температурная шкала Ренкина интервалы градусов того же размера, что и шкалы 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. § «Температуры и интервалы Цельсия» . [10] [11]
Преобразование (конкретная температурная точка)
[ редактировать ]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:
- от f °F до c °C: c = f − 32 / 1.8
- от °C до f °F: f = c × 1,8 + 32
- f °F до k K: k = f + 459.67 / 1.8
- от k K до f °F: f = k × 1,8 - 459,67
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:
- от f °F до c °C: c = f + 40 / 1.8 − 40
- от c °C до f °F: f = ( c + 40) × 1,8 − 40
Преобразование (разница температур или интервал)
[ редактировать ]При преобразовании температурного интервала между шкалами 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):
- от f °F до c °C или k K: c = k = f / 1.8
- от c °C или от k K до f °F: f = c × 1,8 = k × 1,8
История
[ редактировать ]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 хлорид аммония ] или даже морская соль». [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 пройти проверку ]
Согласно письму, которое Фаренгейт написал своему другу Герману Бурхааве , [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 этой системе шкала Фаренгейта немного переопределена, так что точка замерзания воды составляла ровно 32 °F, а точка кипения — 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. [примечание 2]
была Температурная шкала Ренкина основана на температурной шкале Фаренгейта, но вместо этого ее ноль представлял собой абсолютный ноль .
Использование
[ редактировать ]Общий
[ редактировать ]
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.
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. Шкала Фаренгейта используется в США для всех измерений температуры, включая прогнозы погоды, приготовление пищи и температуру замораживания продуктов, однако для научных исследований используется шкала Цельсия и Кельвина. [21]
Соединенные Штаты
[ редактировать ]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
[ редактировать ]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 привязками к Фаренгейту, 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
[ редактировать ]
В Европейском Союзе обязательно использовать градусы Кельвина 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]
Великобритания
[ редактировать ]Хотя градус Фаренгейта был самой популярной шкалой в Соединенном Королевстве, на протяжении многих лет основной шкалой был градус Цельсия, и его преподавали в школах с 1970-х годов. [29] В нерегулируемых секторах, таких как журналистика, использование Фаренгейта в Соединенном Королевстве не следует фиксированной схеме: градусы Фаренгейта иногда появляются рядом с градусами Цельсия. Daily Telegraph не упоминает градус Фаренгейта на своей ежедневной странице погоды. [30] в то время как The Times также имеет ежедневную страницу погоды с полностью метрическими показателями, но имеет таблицу преобразования градусов Цельсия в Фаренгейт. [31] При публикации новостей некоторые британские таблоиды взяли за правило использовать градусы Цельсия в заголовках и дискуссиях, касающихся низких температур, а Фаренгейта — для средних и высоких температур. [32] [ обсуждать ] В феврале 2006 года автор статьи в The Times предположил, что это обоснование было акцентированным: «-6 ° C» звучит холоднее, чем «21 ° F», а «94 ° F» звучит более впечатляюще, чем «34 ° C». ". [33]
Представление символа в Юникоде
[ редактировать ]Unicode предоставляет символ Фаренгейта в кодовой точке U+2109 ℉ ГРАДУСОВ ФАРЕНГЕЙТА . Однако это символ совместимости , закодированный для полной совместимости с устаревшими кодировками. Стандарт Unicode явно не рекомендует использовать этот символ: «Последовательность U+00B0 ° ЗНАК ГРАДУСА + U+0046 F ЛАТИНСКАЯ ЗАГЛАВНАЯ БУКВА F предпочтительнее U+2109 ℉ ГРАДУСОВ ПО ФАРЕНГЕЙТУ , и эти две последовательности следует рассматривать как идентичные при поиске». [34]
См. также
[ редактировать ]
Примечания
[ редактировать ]- ^ «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, Курс химии […], 7-е изд. (Париж, Франция: Этьен Мишалле, 1688), Глава XVII: Армониаковая соль , 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) .
- Николя Лемери, Курс химии […], 7-е изд. (Париж, Франция: Этьен Мишалле, 1688), Глава XVII: Армониаковая соль , стр. 338–339 .
- ^ 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 . 159 . Издательство Кембриджского университета: 472 (таблица 1). Бибкод : 2008JFM...599..465P . дои : 10.1017/S0022112008000219 . S2CID 30271164 . Архивировано (PDF) из оригинала 19 января 2010 года.
- Барман, Н.; Наяк, АК; Чаттопадхай, Х. (2021). «Затвердевание бинарного раствора (NH 4 Cl + H 2 O) 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.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Балмер, Роберт Т. (2010). Современная инженерная термодинамика . Академическая пресса. п. 9. ISBN 978-0-12-374996-3 . Проверено 17 июля 2011 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Температурная шкала Фаренгейта» . Британская онлайн-энциклопедия . Проверено 25 сентября 2015 г.
- ^ «Фаренгейт: факты, история и формулы преобразования» . Живая наука . Проверено 9 февраля 2018 г.
- ^ Бенхэм, Элизабет (6 октября 2020 г.). «Разрушение мифов о метрической системе» . Национальный институт стандартов и технологий США (NIST).
- ^ «Приложение C – Общие таблицы единиц измерения» (PDF) . Справочник NIST 44 – Спецификации, допуски и другие технические требования к устройствам для взвешивания и измерения – 2022 г. Национальный институт стандартов и технологий США (NIST). 29 ноября 2021 г. Архивировано (PDF) из оригинала 27 декабря 2021 г.
- ^ «50 лет прогнозов погоды по Цельсию – пора навсегда избавиться от Фаренгейта? | Метрические представления» . Архивировано из оригинала 2 октября 2020 года . Проверено 28 июля 2019 г.
- ^ Цельсий, Андерс (1742) «Наблюдения за двумя стабильными градусами на термометре», Труды Шведской королевской академии наук, 3: 171–180 и рис.
- ^ 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.
- ^ Перейти обратно: а б Бойс, Уолт (2009). Справочник приборов . Баттерворт-Хайнеманн. стр. 273–274. ISBN 978-0-7506-8308-1 . Проверено 17 июля 2011 г.
- ^ Дингман, SL (26 февраля 2009 г.). Речная гидравлика . Издательство Оксфордского университета, США. п. 522. ИСБН 978-0-19-517286-7 .
- ^ Согин, Гарольд Х.; Хасан, Камаль-Элдин (июнь 1956 г.). Руководство по проектированию регенеративных теплообменников роторного типа . Центр развития авиации Райта. п. xii.
- ^ Перейти обратно: а б с Фаренгейт, Даниэле Габр. (1724) Эксперименты и наблюдения за замерзанием воды в вакууме фактами а Д.Г. Фаренгейт, Р.С. (Эксперименты и наблюдения по замерзанию воды в пустоте Д.Г. Фаренгейта, RSS), Философские труды Лондонского королевского общества , том. 33, нет. 382, стр. 78 (март – апрель 1724 г.). Цитируется и переведено на http://www.sizes.com:80/units/temperature_Fahrenheit.htm .
- ^ «Погодный лексикон – температура воздуха» (на немецком языке). Немецкая метеорологическая служба . Архивировано из оригинала 15 октября 2013 года . Проверено 13 декабря 2013 г.
- ^ Эрнст Коэн и ВАТ Коэн-Де Местер. Chemisch Weekblad , том 33 (1936), страницы 374–393, цитируется и переведено по адресу http://www.sizes.com:80/units/temperature_Fahrenheit.htm .
- ^ 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 .
- ^ Адамс, Сесил (15 декабря 1989 г.). «По шкале Фаренгейта имеют ли 0 и 100 какое-то особое значение?» . Прямой наркотик.
- ^ 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 (Сиракьюс, Нью-Йорк) .
- ^ Хасок Чанг , Изобретение температуры: измерение и научный прогресс , стр. 8–11, Oxford University Press, 2004, ISBN 0198038240 .
- ^ 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 .
- ^ 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 . ПМИД 12000664 . Архивировано из оригинала 26 сентября 2010 года . Проверено 12 апреля 2008 г.
- ^ «782 — Сводки и прогнозы по аэродрому: Справочник пользователя по кодам» . Всемирная метеорологическая организация . Проверено 23 сентября 2009 г.
- ^ 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.
- ^ «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.
- ^ Перлштейн, Стивен (4 июня 2000 г.). «Перешла ли Канада на метрическую систему мер? И да, и нет» . Сиэтл Таймс . Проверено 5 июня 2011 г.
- ^ «Пример аналогового термометра, часто используемого в Канаде» . Архивировано из оригинала 6 июля 2011 года . Проверено 6 июня 2011 г.
- ^ «Пример цифрового термометра, часто используемого в Канаде» . Архивировано из оригинала 6 июля 2011 года . Проверено 6 июня 2011 г.
- ^ 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.
- ^ Постановительный акт 2009/3046 – Меры и веса – Положения о единицах измерения 2009 года (PDF) , заархивировано из оригинала (PDF) 1 января 2017 года:
«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, целях здравоохранения, безопасности или административных целях, во исполнение полномочий, предоставленных этим подразделом, издает следующие правила:
- ^ «СМИ любят градусы Фаренгейта, но большинство британцев думают по Цельсию» . Опиниум . 24 июля 2013 года . Проверено 21 июня 2021 г.
- ^ "погода". «Дейли телеграф» . 3 июля 2013 г. с. 31.
- ^ "Погода". Таймс . 3 июля 2013 г. с. 55.
- ^ Рой Гринслейд (29 мая 2014 г.). «Газеты то горячятся, то холодают по Цельсию и Фаренгейту» . Хранитель .
- ^ «Мера за меру». Таймс . 23 февраля 2006 г.
- ^ «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
[ редактировать ]
СМИ, связанные с температурой по Фаренгейту, на Викискладе? 
Словарное определение Фаренгейта в Викисловаре - Даниэль Габриэль Фаренгейт (голландский физик польского происхождения) - Британская энциклопедия
- «На аукционе | Один из трех оригинальных термометров по Фаренгейту» Страница -анфилада на аукционе Christie's в 2012 году , посвященном продаже ртутного термометра по Фаренгейту.
- «Единицы СИ — Температура» . НИСТ . Национальный институт стандартов и технологий (Министерство торговли США). 15 ноября 2019 года . Проверено 25 февраля 2020 г.
