การแปลงอุณหภูมิ

อุณหภูมิเป็นด้านพื้นฐานที่สำคัญของชีวิตประจำวันของเรา และการสามารถแปลงหน่วยอุณหภูมิระหว่างหน่วยที่แตกต่างกันเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานต่าง ๆ หน่วยอุณหภูมิที่ใช้มากที่สุดคือ เซลเซียส (°C), ฟาเรนไฮต์ (°F), และ เคลวิน (K) เซลเซียสถูกใช้งานอย่างแพร่หลายในประเทศส่วนใหญ่ ในขณะที่ฟาเรนไฮต์ใช้งานโดยส่วนใหญ่ในสหรัฐอเมริกา เคลวินถูกใช้งานอย่างแพร่หลายในวงการวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม

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

หนึ่งในข้อดีหลักของเกณฑ์ฟาเรนไฮต์คือความสามารถในการให้การแสดงผลอุณหภูมิที่แม่นยำมากขึ้นในเงื่อนไขอากาศประจำวัน การเพิ่มขึ้นขององศาบนเกณฑ์ฟาเรนไฮต์ช่วยให้เข้าใจการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิได้ละเอียดมากขึ้น ซึ่งอาจมีประโยชน์มากในด้านอุตุนิยมวิทยาและการตรวจวัดอุณหภูมิประจำวัน นอกจากนี้ เกณฑ์ฟาเรนไฮต์ยังถือว่าเป็นเกณฑ์ที่มีความคุ้นเคยมากกว่าสำหรับบุคคลที่เคยใช้มัน เนื่องจากมันสอดคล้องกับช่วงอุณหภูมิที่พบในชีวิตประจำวันโดยทั่วไป

มาตราวัดฟาเรนไฮต์ไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายในระดับนานาชาติ เนื่องจากส่วนใหญ่ของประเทศได้นำเสนอมาตราวัดเซลเซียส (°C) เป็นหน่วยมาตราวัดอุณหภูมิมาตรฐาน ซึ่งเซลเซียสถือว่ามีความสอดคล้องทางวิทยาศาสตร์มากกว่าและง่ายต่อการแปลงหน่วยระหว่างกัน ทำให้เป็นมาตราวัดที่นิยมสำหรับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ รายงานสภาพอากาศระดับโลก และการค้าขายระหว่างประเทศ

เคลวิน

เคลวิน (K) เป็นหน่วยวัดที่ใช้ในการวัดอุณหภูมิในระบบหน่วยเอสไอ (SI) มันถูกตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวสก็อตแลนด์ชาวอังกฤษ วิลเลียม ทอมสัน หรือที่รู้จักกันในนามว่า ลอร์ดเคลวิน ผู้มีส่วนร่วมสำคัญในด้านเทอร์โมไดนามิกส์ เคลวินถือเป็นเกณฑ์อุณหภูมิแบบสมบูรณ์ หมายความว่ามันเริ่มต้นที่ศูนย์สมบูรณ์ จุดทฤษฎีที่ทุกการเคลื่อนที่ของโมเลกุลหยุด ด้วยเหตุนี้ สัญลักษณ์ของเคลวินเป็น "K" เท่านั้น ไม่ใช่องศาเคลวิน (°K)

สเกลเคลวินถูกสร้างขึ้นจากสเกลเซลเซียส โดยมีการเพิ่มเติมเท่าเดิม อย่างไรก็ตาม ในขณะที่เซลเซียสกำหนดจุดแช่แข็งของน้ำที่ 0 องศาและจุดเดือดที่ 100 องศา เคลวินกำหนดศูนย์อุณหภูมิสมบูรณ์ที่ 0K ซึ่งทำให้เคลวินเป็นสเกลที่เหมาะสำหรับการคำนวณทางวิทยาศาสตร์และการวัดอุณหภูมิ เนื่องจากมันกำจัดค่าลบและอนุภาคตรงกับอุณหภูมิและคุณสมบัติทางกายภาพอื่นๆ ได้โดยตรง

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