Фаренгейт и Цельсий — в чем разница между единицами измерения

Многие слышали о том, что существует альтернативная температурная шкала Fahrenheit. Однако не все понимают разницу между Цельсием и Фаренгейтом. Сейчас оба принципа измерения часто указываются на общем приборе, благодаря чему можно сразу увидеть показания в цифрах. Стоит подробнее узнать, откуда они появились и чем отличаются.

Температурная шкала — что это такое

Термин «температура» стал применяться, когда люди воспринимали степень нагревания тел как крепости составления веществ — самого тела и некоего теплорода. Вот почему крепость спиртных напитков и единица измерения уровня температуры обозначаются одинаково — градусами.

Сама температура — разновидность кинетической энергии молекул, измеряемая в джоулях по системе СИ. Отслеживать ее изменения начали до открытия молекулярно-кинетической теории. Вот почему на шкале отмечены единицы измерения градусы.

Существует 6 наиболее известных сейчас температурных шкал, применяемых повсеместно:

• Цельсия (стоградусная);
• Фаренгейта;
• Кельвина (абсолютная);
• Реомюра;
• Ньютона;
• Ранкина.

Система измерения Ранкина, основанная на принципах Кельвина и совпадающая с Фаренгейтом менее популярна.

История создания системы Фаренгейта, Цельсия и остальных

В 1709 году зима в Западной Европе выдалась крайне суровой, сопровождающейся продолжительными морозами. Физик Фаренгейт отмечал на своем термометре постоянные точки и за «0» значение принял степень холода, ниже которой его соотечественники еще не встречали. Такой холод ученый получил, сделав охладительную смесь из поваренной соли, нашатыря и льда.

Для второй точки Фаренгейт, следуя ряду предшественников, включая Ньютона, выбрал температуру тела человека. Тогда люди думали, что температура окружающего воздуха не может подняться выше, чем температура крови, ведь подобное нагревание воздуха станет смертельным для человека. Ошибочность теории была доказана позднее.

Фаренгейт изначально отметил вторую точку числом «24», сравняв количество градусов с сутками. Но убедившись на практике, что подобное значение слишком велико, ученый разделил его по четвертям: 24×4 = 96. Так определившись с длиной деления 1 градуса. Отсчитывая градусы снизу-вверх, он достиг точку кипения воды — 212.

Термометры ученого быстро обрели популярность, благодаря точным показаниям. Вместо воды они содержали винный спирт и деления наносились в пределах 10 — 40, всего 50 делений.

Шведский ученый Андерс Цельсий разработал собственную температурную шкалу.

Нулевое деление у него равнялось температуре кипения воды. Он старался избегать отрицательных значений, поэтому для «0» — верхнего взял кипение воды, нижнее значение «150». Весь XVIII век люди называли шкалу «шведская», в XIX — «стоградусной», иногда пользовались именем создателя. В 1948 году утвердилось официальное название «degree Celsius» — «10 градусов Цельсия».

Современный вариант температурной шкалы известен благодаря ботанику Карлу Линнею. Он перевернул ее и ключевые значения также изменились:

• 0 градусов — замерзание воды;
• + 100 — закипание.

Линнею такая система измерения была более удобна в оранжерее.

Проведя ряд термодинамических экспериментов ученый Рене Реомюр разработал свою температурную шкалу в 1731 году. Впоследствии она получила имя автора. Шкала использовалась больше 100 лет во многих европейских странах — России, Франции и Англии:

• 0 R градусов по Реомюру — температура таяния / плавления льда;
• 80 R — кипения воды.

Его шкала является восьмидесятеричной, перевести ее в другие значения можно с помощью формул:

• C = 1.25 * R (в градусы Цельсия);
• K = 1.25 * R + 273.15 (в кельвины).

Если поставить в первую формулу значение 80 R, то легко проверить ее правильность — С = 1,25×80 = 100 С, то есть температура кипения.

Исаак Ньютон тоже изобрел систему измерения температур. Он наполнил градусник льняным маслом. Нижнюю точку обозначил как 0, при которой вода замерзает, а верхнюю — 33 градуса. Выходит, по Ньютону температура тела всего 12 градусов. Сейчас подобной системой практически не пользуются.

Шкала Ранкина — получила имя автора Маккорна Ранкина, физика с университета Глазго. Была разработана в 1859 году на основе абсолютной термодинамической температуры. Ноль в ней обозначен абсолютным нулем, а разница 1 градус по Ранкину + 1 градус F.

Абсолютный ноль по ней выражается в -459,67 F. Чтобы получит другие значения, надо прибавить 459,67:

R = F + 459.67.

Сейчас система измерения Ранкина мало используется, только в научных сферах для проведения специальных экспериментов.

Ученые — изобретатели шкал в своих изысканиях основывались на знаниях, которыми обладали в то время. Слабо представляли, что находится за пределами планеты Земля, могли теоретически предугадать, какая температура в Космосе, насколько там холодно.

Современные эксперименты кстати, опровергли предположения большинства ученых, по Кельвину в Космосе всего лишь 2 К. В качестве наглядного объекта экспериментов физики применяли воду, считая ее универсальной жидкостью. Поэтому на термометрах обозначены значения кипения и замерзания воды.

В чем разница между единицами измерения

Между двумя системами измерения температуры Фаренгейт и Цельсий разница видна по ключевым факторам:

• Названы в честь своих создателей, Андреса Цельсия (1704 год) и Даниэля Фаренгейта (1724 год).
• Цельсий использовал в основе своего изобретения процесс замерзания воды — при 0 градусах она замерзает, при 100 — кипит. Когда Фаренгейт использовал другую концепцию — замерзает вода при 32 градусах или ниже, а кипит — при 212 или выше.
• Шкала Цельсия популярна в мире и используется повсеместно. Фаренгейта более распространена в США и окрестных территориях, хотя на градусниках зачастую изображают обе.
• Абсолютный ноль для Цельсия −273,15, Фаренгейта —459,67.
• Средняя температура для человеческого тела Цельсий — 37, Фаренгейт — 98,6.
• Данные значения несложно поменять местами, достаточно использовать формулу С х 1,8 + 32 = F, заодно преобразовать градусы — (F — 32) / 1,8 = C.

Обе шкалы используются для измерения температуры, вне зависимости от наименования градусов. Применять их может любой человек, обладающий базовыми знаниями по математике. Раньше градусники выпускались ртутные и показатели отображались на ртутном столбе с цифровыми обозначениями. Позднее вышли цифровые аналоги, где на экране показываются конкретные данные.

Чем отличается от Кельвина

Позднее, к середине XIX века была изобретена шкала измерения Кельвина, использующая одноименные обозначения величин, вместо «градусов» — «кельвины». Названа в честь своего автора Уильяма Томсона, полившего титул — лорд Кельвин Ларгский. Поэтому шкала «эффект Томсона», а называется «шкала Кельвина».

В келвинах также измеряется температура, в отличие от двух других эмпирических, эта шкала — абсолютная. И начинается с недостижимого значения «0».

Абсолютная термометрическая шкала, где количество тепла в теле пропорционально значению температуры Кельвина. Используется тройная точка с абсолютным нулем в качестве определяющих точек:

0 = 0 К

Тройная точка воды = -273,16 К

По величине они схожи с Цельсием.

Сравнение, формулы перевода значений

Сравнительная таблица различия температурных шкал/

Температурные обозначения трех шкал в сравнении:

Перевести значение одной шкалы в другую можно с помощью специальных калькуляторов на сайтах, там достаточно ввести нужную цифру в ячейку. Дальше система производит расчет автоматически.

Для конвертации градусов Цельсия в Фаренгейты вручную используется формула:

С = 9/5 х С + 32

Например, 10 градусов:

10 С = 9/5×10 + 32 = 50 F

Обратно Фаренгейты в градусы Цельсия можно преобразовать так:

F= (F — 32) * 5/9

Например, сколько градусов — 50:

50 = (50 — 32) х 5/9 = 10 С

Как и где используются

Шкала Фаренгейта крайне популярна у жителей Америки вопреки мировым тенденциям. Данный феномен обрел историческую ценность, как показали данные опроса жителей 2015 года, люди недолюбливают метрическую систему. Термометры Фаренгейта отличаются точностью показателей, способны зарегистрировать идентичное значение в одном месте и периоде времени. Верхний предел у них равен нормальной температуре тела — 96 градусам.

Шкалу утвердили чиновники Великобритании, приняв в качестве стандартного инструмента измерения для американских колоний.

Пока Цельсий не разработал более простую систему мер, кратную 10, с разницей между кипением и замерзанием воды в 100 градусов. Его изобретение вскоре оценили жители других стран.

Шкалу Фаренгейта активно используют в различных сферах жизни Америки:

1. Метеорологическая служба публикует данные о прогнозе погоды и градусах тепла / холода, хотя по телевизору озвучиваются информация в Цельсии.
2. В простых градусниках обе шкалы обозначены на одном ртутном столбике, подобные приборы можно встретить повсеместно.
3. В быту удобнее шкала Цельсия, по ней легко измерять температуру — окружающей среды, определить холодно, тепло или жарко на улице. Кипения жидкости в кулинарии, состояние пациента, по показаниям градусника.

Шкалу Кельвина применяют физики и остальные ученые, когда необходимо определить точную температуру с минимальной погрешностью. Ведь она единственная, включающая значение «абсолютного нуля» или отсутствия энергии, которое в науке считается невозможным достичь, но многие пытаются.

Например, атомный газ, имеющий отрицательный кельвин. Физики считают, невозможно опуститься по температуре ниже, чем 0 К. В космическом пространстве 2 К.

Какая шкала более удобная для использования

Однозначного ответа, касающегося практичности применения температурных шкал, нет. У каждой имеется своя область, где по — достоинству оценили систему мер, предложенную учеными. Еще применение зависит от местности.

В странах СНГ и большинстве европейских государств распространена шкала Цельсия, ею обозначаются степень нагрева воды или воздуха. Она же указана на термометрах, которыми врачи отмеряют температуру тела пациента. В США климатические условия стабильнее, поэтому там популярнее шкала Фаренгейта. В домах зачастую показывают 50 градусов, что соответствует 10 С.

Шкала Реомюра крайне редка, практически не используется. Только в отдельных европейских странах, таких как Франция.

Все они востребованы в быту, научных изысканиях и социальном обществе. При желании можно легко приобрести термометры всех вариантов или скачать мобильные приложения с данными обозначениями. В школьных и университетских программах по физике включены формулы расчета по всем шкалам.

Видео по теме статьи

Что такое шкала Фаренгейта? Подробно об этом в видеоролике ниже.

Заключение

Шкалы Цельсия и Фаренгейта получили свои названия по именам ученых — автором метрических систем. Каждая из них обрела признание в мире за свою практичность и точность показания. Для применения достаточно иметь термометр с нужными обозначениями, также уметь ориентироваться в цифрах. Фаренгейт всегда показывает больше, у него шире градация значений между контрольными точками. По Цельсию измерять проще, особенно в быту. Для перевода значений одной шкалы в другую используются простые формулы с разницей 32.