การแปลงอุณหภูมิ

สเกลอุณหภูมิสามแบบที่คนส่วนใหญ่พบคือเซลเซียส (°C) ฟาเรนไฮต์ (°F) และเคลวิน (K) เซลเซียสใช้กับอุณหภูมิในชีวิตประจำวันเกือบทุกที่ ยกเว้นสหรัฐอเมริกาซึ่งใช้ฟาเรนไฮต์ ส่วนเคลวินเก็บไว้ใช้ในงานวิทยาศาสตร์เป็นหลัก

การเข้าใจการแปลงหน่วยอุณหภูมิเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการใช้งานในหลายสาขา เช่น การพยากรณ์อากาศ การทำอาหาร การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ และกระบวนการอุตสาหกรรม การสามารถแปลงหน่วยระหว่างเซลเซียส ฟาเรนไฮต์ และเคลวิน ช่วยให้สามารถสื่อสารอย่างมีประสิทธิภาพและวัดค่าอย่างแม่นยำในภูมิภาคและสาขางานต่าง ๆ ได้

เซลเซียส (°C)

เซลเซียส (°C) เป็นหน่วยวัดที่ใช้บ่อยเพื่อแสดงอุณหภูมิ มันถูกตั้งชื่อตามนักดาราศาสตร์ชาวสวีเดน อันเดอร์ส เซลเซียส ผู้ที่เสนอมาตัวเลขเซลเซียสครั้งแรกในปี 1742 มาตราเชลเซียสถูกใช้กันอย่างแพร่หลายทั่วโลกโดยเฉพาะในงานวิทยาศาสตร์และการใช้ในชีวิตประจำวัน

มาตราฐานเชลเซียสถูกกำหนดโดยแบ่งช่วงระหว่างจุดแข็งและจุดเดือดของน้ำเป็นส่วนที่เท่ากัน ในมาตราฐานนี้ จุดแข็งของน้ำถูกกำหนดเป็น 0°C ในขณะที่จุดเดือดของน้ำถูกกำหนดเป็น 100°C ที่ความดันบรรยากาศมาตรฐาน นี้ทำให้มาตราฐานเชลเซียสเป็นไปตามสะดวกสบายอย่างยิ่งสำหรับการวัดอุณหภูมิในชีวิตประจำวัน เนื่องจากมันสอดคล้องกับจุดแข็งและจุดเดือดของน้ำซึ่งเป็นจุดอ้างอิงสำคัญสำหรับจุดประสงค์ทางปฏิบัติหลายประการ

สเกลเซลเซียสถูกใช้ในหลายประเทศสำหรับการทำนายอากาศ การวัดอุณหภูมิในบ้านและอาคาร และการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ อย่างไรก็ตามควรทราบว่าสเกลเซลเซียสไม่ใช่สเกลอุณหภูมิเดียวที่ใช้งาน สเกลฟาเรนไฮต์ ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในสหรัฐอเมริกา เป็นสเกลอีกอันหนึ่งที่รู้จักกันอย่างแพร่หลายสำหรับการวัดอุณหภูมิ

ฟาเรนไฮต์ (°F)

ฟาเรนไฮต์ (°F) เป็นหน่วยวัดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการแสดงอุณหภูมิในสหรัฐอเมริกาและประเทศอื่น ๆ อีกไม่กี่ประเทศ ถูกพัฒนาขึ้นโดยนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันชื่อดาเนียล กาเบรียล ฟาเรนไฮต์ในศตวรรษที่ 18 มาตราฐานของเกณฑ์อากาศ สเต็มประจุ สเกลฟาเรนไฮต์ ขึ้นอยู่กับจุดแข็งและจุดเดือดของน้ำ โดยที่ 32°F แทนจุดแข็งและ 212°F แทนจุดเดือดที่ความดันอากาศมาตราฐาน

หนึ่งองศาฟาเรนไฮต์มีขนาด 5/9 ของหนึ่งองศาเซลเซียส (0.56°C) ตัวเลขจำนวนเต็มจึงให้ช่วงที่ละเอียดกว่า ว่าจะรู้สึกเข้าใจง่ายกว่าหรือไม่ ขึ้นอยู่กับสิ่งที่คุ้นเคยตั้งแต่เด็กเป็นหลัก

มาตราวัดฟาเรนไฮต์ไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายในระดับนานาชาติ เนื่องจากส่วนใหญ่ของประเทศได้นำเสนอมาตราวัดเซลเซียส (°C) เป็นหน่วยมาตราวัดอุณหภูมิมาตรฐาน ซึ่งเซลเซียสถือว่ามีความสอดคล้องทางวิทยาศาสตร์มากกว่าและง่ายต่อการแปลงหน่วยระหว่างกัน ทำให้เป็นมาตราวัดที่นิยมสำหรับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ รายงานสภาพอากาศระดับโลก และการค้าขายระหว่างประเทศ

เคลวิน

เคลวิน (K) เป็นหน่วยอุณหภูมิของระบบ SI และเริ่มที่ศูนย์องศาสัมบูรณ์ คือ -273.15°C ตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวสกอต William Thomson ลอร์ดเคลวิน เขียนเป็น K ไม่ใช่ °K เพราะเครื่องหมายองศาถูกตัดออกในปี 1967

หนึ่งเคลวินมีขนาดเท่ากับหนึ่งองศาเซลเซียส แต่สเกลเริ่มที่ศูนย์องศาสัมบูรณ์ ไม่ใช่จุดเยือกแข็งของน้ำ จึงไม่มีอุณหภูมิติดลบ น้ำแข็งตัวที่ 273.15K

เคลวินถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะในสาขาเช่นฟิสิกส์ เคมี และวิศวกรรม มันมีความคุ้มค่าอย่างยิ่งในสถานการณ์ที่ต้องการการวัดและคำนวณอย่างแม่นยำ เช่นในการศึกษาเกสส, เทอร์โมไดนามิกส์ และพฤติกรรมของสสารที่อยู่ในอุณหภูมิต่ำมาก

หน่วยอุณหภูมิอื่นๆ

หน่วยอุณหภูมิอื่น ๆ รวมถึงสเกล Rankine, Delisle, Newton, Réaumur, และ Rømer

สเกล Rankine เป็นสเกลอุณหภูมิแบบสัมบูรณ์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในวิศวกรรมและเทอร์โมไดนามิกส์ มันคล้ายกับสเกลฟาเรนไฮต์ แต่มีอุณหภูมิศูนย์องศา Rankine เป็นศูนย์องศาสัมบูรณ์ สเกล Rankine มักถูกใช้ร่วมกับสเกลเคลวินสำหรับการคำนวณทางวิทยาศาสตร์

สเกลเดลิส เรียกตามชื่อนักดาราศาสตร์ชาวฝรั่งเศส โจเซฟ-นิโคลาส เดลิส เป็นสเกลอุณหภูมิที่จุดแช่แข็งของน้ำถูกตั้งไว้ที่ 150 องศาและจุดเดือดที่ 0 องศา สเกลนี้ได้ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในประเทศรัสเซียจนกระทรวงสหรัฐฯ ได้นำสเกลเซลเซียสมาใช้แทน

มาตราวัดนิวตัน ชื่อตาม ซอร์ ไอแซค นิวตัน เป็นมาตราวัดอุณหภูมิที่จุดแข็งของน้ำถูกตั้งไว้ที่ 0 องศาและจุดเดือดที่ 33 องศา มาตรานี้นั้นใช้น้อยในปัจจุบัน แต่เคยได้รับความนิยมในวงการวิทยาศาสตร์มาก่อน

สเกลรีออมูร์ชื่อตาม René Antoine Ferchault de Réaumur เป็นสเกลอุณหภูมิที่จุดแข็งของน้ำถูกตั้งไว้ที่ 0 องศาและจุดเดือดที่ 80 องศา สเกลนี้ได้ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในยุโรปในศตวรรษที่ 18 และ 19 โดยเฉพาะในประเทศฝรั่งเศสและเยอรมนี.

มาตราฐาน Rømer ชื่อตาม Ole Rømer เป็นมาตราฐานอุณหภูมิที่จุดแช่แข็งของน้ำถูกตั้งไว้ที่ 7.5 องศาและจุดเดือดที่ 60 องศา มาตราฐานนี้มักถูกใช้ในเดนมาร์กและส่วนอื่นของยุโรปในช่วงทศวรรษที่ 17 และ 18

ความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิและพลังงานความร้อนคืออะไร?

อุณหภูมิและพลังงานความร้อนเป็นแนวคิดที่เกี่ยวข้องกันในสาขาเทอร์โมไดนามิกส์ อุณหภูมิหมายถึงการวัดพลังงานเคอินีติกเฉลี่ยของอนุภาคในสสาร ในขณะที่พลังงานความร้อนหมายถึงพลังงานเคอินีติกรวมของอนุภาคทั้งหมดในสสาร

ความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิและพลังงานความร้อนสามารถเข้าใจได้ผ่านทางแนวคิดของการถ่ายเทความร้อน เมื่อวัตถุสองชิ้นที่มีอุณหภูมิต่างกันมาติดต่อกัน ความร้อนจะไหลจากวัตถุที่มีอุณหภูมิสูงไปยังวัตถุที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า กระบวนการถ่ายเทความร้อนนี้เกิดขึ้นจนกระทั่งทั้งสองวัตถุมาสู่สมดุลความร้อนที่อุณหภูมิเท่ากัน

ปริมาณความร้อนที่ถูกถ่ายเทราะระหว่างวัตถุสองชิ้นขึ้นอยู่กับความแตกต่างของอุณหภูมิและพลังงานความร้อนของวัตถุ ความแตกต่างของอุณหภูมิมีค่ามากขึ้น การถ่ายเทความร้อนก็มากขึ้นเช่นกัน อย่างเดียวกัน พลังงานความร้อนของวัตถุมีค่ามากขึ้น อุณหภูมิของมันก็สูงขึ้น

สิ่งสำคัญที่ต้องระบุคือ อุณหภูมิและพลังงานความร้อนไม่ใช่สิ่งเดียวกัน ในขณะที่อุณหภูมิวัดพลังงานเฉลี่ยของอนุภาค พลังงานความร้อนวัดพลังงานเคลื่อนที่รวมทั้งหมด ตัวอย่างเช่น ถ้วยน้ำร้อนสุกและสระว่ายน้ำที่เต็มไปด้วยน้ำอุ่นอาจมีอุณหภูมิเท่ากัน แต่สระว่ายน้ำมีปริมาณพลังงานความร้อนมากกว่าอย่างมากเนื่องจากปริมาณปริมาตรที่มากกว่า