การแปลง เคลวิน เป็น เซสเซียส

วิธีการแปลงจากเคลวินเป็นเซลเซียสคืออะไร?

การแปลงจากเคลวินเป็นเซลเซียสเป็นกระบวนการที่ง่ายดายที่เกี่ยวข้องกับการลบ 273.15 จากอุณหภูมิที่กำหนดในหน่วยเคลวิน มาตราเคลวินเป็นมาตราอุณหภูมิสมบูรณ์ โดยที่ 0 เคลวิน (K) แทนศูนย์สมบูรณ์ จุดที่เคลื่อนที่ของโมเลกุลทั้งหมดหยุดลง ในทางตรงกันข้าม มาตราเซลเซียสเป็นมาตราอุณหภูมิสัมพันธ์ โดยที่ 0 องศาเซลเซียส (°C) แทนจุดแข็งของน้ำและ 100 องศาเซลเซียสแทนจุดเดือดของน้ำที่ความดันบรรยากาศมาตรฐาน

ในการแปลงอุณหภูมิจากเคลวินเป็นเซลเซียส คุณสามารถลบ 273.15 จากอุณหภูมิที่กำหนดให้ในหน่วยเคลวินได้เลย ตัวอย่างเช่น หากเรามีอุณหภูมิ 300 เคลวิน การแปลงจะเป็นดังนี้: 300 K - 273.15 = 26.85 °C

ดังนั้น อุณหภูมิ 300 กิเลวิน เท่ากับ 26.85 องศาเซลเซียส ควรทราบว่า สเกลเคลวิน มักถูกใช้ในงานวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม เมื่อต้องการวัดอุณหภูมิแบบสมบูรณ์ ส่วนสเกลเซลเซียส จะถูกใช้ในชีวิตประจำวันและการพยากรณ์อากาศ การเข้าใจวิธีการแปลงหน่วยระหว่างสองสเกลเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการวัดและเปรียบเทียบอุณหภูมิอย่างแม่นยำ

ทำไมต้องแปลงจากเคลวินเป็นเซลเซียส?

การแปลงจากเคลวินเป็นเซลเซียสเป็นการปฏิบัติที่พบเห็นในวงการวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมอย่างแพร่หลาย ในขณะที่ทั้งเคลวินและเซลเซียสเป็นเกณฑ์อุณหภูมิ แต่มีจุดเริ่มต้นและหน่วยการวัดที่แตกต่างกัน สเกลเคลวินเป็นเกณฑ์อุณหภูมิสมบูรณ์ โดยที่ศูนย์เคลวิน (0 K) แทนศูนย์อุณหภูมิสมบูรณ์ ซึ่งเป็นจุดที่การเคลื่อนที่ของโมเลกุลทั้งหมดหยุดลง ในทางกลับกัน เกลเซียสเป็นเกณฑ์อุณหภูมิสัมพันธ์ โดยที่ศูนย์องศาเซลเซียส (0 °C) แทนจุดแข็งของน้ำ

การแปลงจากเคลวินเป็นเซลเซียสมีประโยชน์ในหลาย ๆ เหตุผล ก่อนอื่น เพราะเคลวินเป็นเกณฑ์ที่ใช้มากขึ้นในชีวิตประจำวันและในการประยุกต์ใช้ทางวิทยาศาสตร์หลาย ๆ อย่าง โดยการแปลงอุณหภูมิจากเคลวินเป็นเซลเซียสจะทำให้ง่ายต่อการเปรียบเทียบกับช่วงอุณหภูมิที่คุ้นเคยและเข้าใจผลกระทบทางปฏิบัติได้ง่ายขึ้น นอกจากนี้ สูตรและสมการทางวิทยาศาสตร์หลาย ๆ อย่างมักจะใช้เกณฑ์เซลเซียสเป็นพื้นฐาน จึงจำเป็นต้องแปลงอุณหภูมิจากเคลวินเป็นเซลเซียสเพื่อคำนวณอย่างแม่นยำ นอกจากนี้ การแปลงจากเคลวินเป็นเซลเซียสยังช่วยให้ง่ายต่อการเปรียบเทียบและวิเคราะห์ข้อมูลอุณหภูมิได้ง่ายขึ้น เนื่องจากเข้ากันได้กับเกณฑ์อุณหภูมิที่ใช้ในการพยากรณ์อากาศ การศึกษาสภาพภูมิอากาศ และงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์อื่น ๆ โดยรวม การแปลงจากเคลวินเป็นเซลเซียสเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับความสะดวก ความเข้ากันได้ และความเข้าใจที่ดีขึ้นในการวัดอุณหภูมิ

เกี่ยวกับเซลเซียส

เซลเซียสและเคลวินเป็นสองมาตราส่วนอุณหภูมิที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในสายวิทยาศาสตร์และชีวิตประจำวัน มาตราส่วนเซลเซียสที่เรียกว่าเซนติเกรด มีชื่อตามชาวดาราศาสตร์ชาวสวีเดนอันเดอร์ส เซลเซียส มันเกี่ยวกับแนวคิดในการแบ่งช่วงระหว่างจุดแข็งและจุดเดือดของน้ำเป็นส่วนที่เท่าๆ กัน จุดแข็งของน้ำถูกกำหนดเป็น 0 องศาเซลเซียส ในขณะที่จุดเดือดถูกกำหนดเป็น 100 องศาเซลเซียสในความดันบรรยากาศมาตรฐาน

มาตราฐานเซลเซียสถูกใช้งานอย่างแพร่หลายในการพยากรณ์อากาศ อุปกรณ์วัดอุณหภูมิในบ้าน และการทำอาหาร ในขณะที่มาตราฐานเคลวินถูกใช้งานโดยส่วนใหญ่ในการทดลองวิทยาศาสตร์ ทฤษฎีเทอร์โมไดนามิกส์ และการคำนวณที่เกี่ยวข้องกับก๊าซ

เกี่ยวกับเคลวิน

เคลวิน หรือที่รู้จักกันในนามของเกลวินสเกล เป็นหน่วยการวัดอุณหภูมิในระบบหน่วยสากล (SI) มันถูกตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวสก็อต William Thomson, บารอนเคลวินคนที่ 1 ซึ่งมีส่วนช่วยให้เกิดความก้าวหน้าในด้านเทอร์โมไดนามิกส์ สเกลเคลวินจะอ้างอิงจากจุดศูนย์อุณหภูมิสมบูรณ์ ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่ต่ำที่สุดที่เป็นไปได้ที่เคลื่อนที่ของโมเลกุลทั้งหมดหยุดลง

ไม่เหมือนกับมาตราส่วนอุณหภูมิส่วนใหญ่ที่มีอยู่ คีลวินไม่ใช้หน่วยองศา แต่วัดอุณหภูมิในหน่วยเคลวิน (K) มาตราส่วนเคลวินนั้นถูกใช้งานอย่างแพร่หลายในงานวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม โดยเฉพาะในสาขาเช่นฟิสิกส์ เคมี และอุตุนิยมวิทยา มันถือเป็นมาตราส่วนอุณหภูมิแบบสมบูรณ์เนื่องจากเริ่มต้นจากศูนย์สมบูรณ์ ซึ่งเทียบเท่ากับ -273.15 องศาเซลเซียสหรือ -459.67 องศาฟาเรนไฮต์

หนึ่งในข้อดีสำคัญของเกลวินคือ มันช่วยให้สามารถวัดอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำและสอดคล้องกัน มันเป็นประโยชน์มากในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์และการคำนวณที่เกี่ยวข้องกับก๊าซ เนื่องจากมันเกี่ยวข้องโดยตรงกับพลังงานเคลื่อนที่ของโมเลกุล นอกจากนี้ เกลวินยังถูกใช้ในสูตรทางวิทยาศาสตร์และสมการหลายอย่าง ซึ่งทำให้เป็นเครื่องมือที่สำคัญสำหรับนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรทั่วโลก

อะไรเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสุดยอด (0K) บ้าง?

ที่อุณหภูมิสุดท้ายหรือที่เรียกว่าศูนย์เคลวิน (0K) หรือ -273.15 องศาเซลเซียส อุณหภูมิจะอยู่ในจุดที่ต่ำที่สุดของมัน ในอุณหภูมิสุดสุดนี้ พลังงานจลาจลของอะตอมและโมเลกุลจะลดลงไปสู่ขั้นต่ำที่สุด ทำให้พวกเขาหยุดเคลื่อนที่ทั้งหมด และสิ่งของกลายเป็นนิ่งเสียเท่าที่จะเป็นได้

ที่อุณหภูมินี้จะเกิดปรากฏการณ์ที่น่าทึ่งหลายอย่าง หนึ่งในนั้นคือการขาดของพลังงานความร้อนอย่างสมบูรณ์ โดยที่ไม่มีการเคลื่อนที่ของโมเลกุล จึงไม่มีการส่งผ่านความร้อนจากวัตถุหนึ่งไปยังอีกวัตถุหนึ่ง การขาดของพลังงานความร้อนนี้มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อคุณสมบัติทางกายภาพต่างๆ ตัวอย่างเช่น วัสดุจะเป็นอย่างหนาแน่นและความต้านทานทางไฟฟ้าของพวกเขาจะลดลงถึงศูนย์ นอกจากนี้ ก๊าซจะเป็นของเหลวและของเหลวจะแข็งตัว เนื่องจากขาดการเคลื่อนที่ของโมเลกุลทำให้ไม่สามารถรักษาสถานะของของเหลวได้

นักวิทยาศาสตร์ไม่เคยสามารถบรรลุศูนย์องศาแบบแท้ในการปฏิบัติจริงได้เนื่องจากเป็นแนวคิดที่เป็นไอเดียลที่สมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม โดยการทำให้สารเย็นถึงอุณหภูมิที่ต่ำมาก พวกเขาสามารถสังเกตและศึกษาผลกระทบของการเข้าใกล้ศูนย์องศาแบบแท้ได้ การทดลองเหล่านี้ได้ให้ข้อมูลที่มีคุณค่าเกี่ยวกับพฤติกรรมของสารและได้นำไปสู่การพัฒนาเทคโนโลยีเช่นซูเปอร์คอนดักเตอร์และบอส-อินสไตน์คอนเดนเซต

ทำไมคุณไม่สามารถลงไปต่ำกว่า -273.15°C ได้?

อุณหภูมิ -273.15°C หรือที่เรียกว่าศูนย์องศาเซลเซียสเป็นอุณหภูมิที่ต่ำที่สุดที่เป็นไปได้ในจักรวาล นี่คือจุดที่การเคลื่อนที่ของโมเลกุลทั้งหมดหยุดลงและไม่สามารถลดอุณหภูมิได้อีกต่อไปตามทฤษฎี ในอุณหภูมินี้พลังงานจลาจลของอนุภาคถึงขั้นต่ำสุดและพวกเขาหยุดเคลื่อนที่อย่างสมบูรณ์

แนวคิดของศูนย์สมบูรณ์เชิงสัมพันธ์เกี่ยวกับสเกลเคลวินที่เป็นสเกลอุณหภูมิเชิงสัมพันธ์ ไม่เหมือนกับสเกลเซลเซียสหรือฟาเรนไฮต์ สเกลเคลวินเริ่มต้นจากศูนย์สมบูรณ์เป็นจุดศูนย์ ในสเกลเคลวิน ศูนย์สมบูรณ์เชิงสัมพันธ์ถูกกำหนดให้เป็น 0 เคลวิน (0K) สเกลนี้ใช้ในการประยุกต์ใช้ทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมที่ต้องการการวัดอุณหภูมิที่แม่นยำ

การลดลงของอุณหภูมิไปต่ำกว่า -273.15°C หรือ 0K ไม่เป็นไปได้เนื่องจากละเอียดของกฎของเทอร์โมไดนามิกส์ ขณะที่อุณหภูมิลดลง พลังงานของอนุภาคลดลง และพวกเขาสูญเสียความสามารถในการเคลื่อนที่ ที่อุณหภูมิสูงสุด อนุภาคไม่มีพลังงานที่เหลือให้สละ และการลดลงของอุณหภูมิเพิ่มเติมจะต้องการพลังงานที่เป็นลบซึ่งไม่เป็นไปตามกฎของฟิสิกส์ ดังนั้น -273.15°C หรือ 0K แทนขีดจำกัดล่างของอุณหภูมิในจักรวาลของเรา

ทำไมคุณไม่สามารถได้ค่าเคลวินลบได้?

เคลวินเป็นหน่วยการวัดอุณหภูมิในระบบหน่วยสากล (SI) นั้นเป็นเกณฑ์อุณหภูมิแบบสมบูรณ์ซึ่งหมายความว่าเริ่มต้นที่ศูนย์สมบูรณ์ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่ต่ำที่สุดที่เป็นไปได้ ศูนย์สมบูรณ์ซึ่งกำหนดเป็น 0 เคลวิน (K) หรือ -273.15 องศาเซลเซียส (°C) เกณฑ์เคลวินเป็นอิงค์บนพฤติกรรมของก๊าซ ที่อุณหภูมิสัมพันธ์ตรงกับพลังงานเคลื่อนที่เฉลี่ยของอนุภาค

เหตุผลที่คุณไม่สามารถมีค่าเคลวินลบได้เกิดจากแนวคิดของอุณหภูมิเอง อุณหภูมิเป็นการวัดพลังงานความร้อนของระบบและแสดงถึงทิศทางที่ความร้อนไหลไป ที่อุณหภูมิสูงสุดเท่ากับศูนย์แอบโศก อนุภาคในระบบจะมีพลังงานขั้นต่ำที่สุดและอยู่ในสถานะการเคลื่อนที่ที่ต่ำที่สุด ดังนั้น ไม่มีระดับพลังงานที่ต่ำกว่าศูนย์แอบโศกที่จะถึงได้ และไม่สามารถเป็นไปได้ทางกายภาพที่ระบบจะมีพลังงานน้อยกว่าศูนย์แอบโศก

ในพื้นฐานแล้ว ค่าเคลวินลบจะแสดงถึงระบบที่มีพลังงานความร้อนน้อยกว่าศูนย์ ซึ่งขัดแย้งกับหลักการพื้นฐานของเทอร์โมไดนามิกส์ ดังนั้น สเกลเคลวินไม่ขยายตัวไปสู่ค่าลบ สำคัญที่จะระบุว่าอุณหภูมิลบมีอยู่ในสเกลอุณหภูมิอื่น ๆ เช่น องศาเซลเซียสและองศาฟาเรนไฮต์ แต่สเกลเหล่านี้ไม่ใช่สเกลสัมบูรณ์และไม่แสดงคุณสมบัติทางกายภาพเดียวกับสเกลเคลวิน

ทำไมเคลวินถูกอ้างอิงว่า K และไม่ใช่ °K ครับ

การเลือกตัวย่อนี้เกิดจากความเป็นจริงที่เคลวินเป็นเกณฑ์อุณหภูมิสมบูรณ์ โดยที่ศูนย์เคลวิน (0 K) แทนจุดเย็นสุดสังเคราะห์ ซึ่งเป็นจุดที่การเคลื่อนที่ของโมเลกุลทั้งหมดหยุดลง ต่างจากเกณฑ์เซลเซียสและฟาเรนไฮต์ที่มีจุดศูนย์ที่ไม่มีความหมาย สเกลเคลวินเป็นเกณฑ์อุณหภูมิเทอร์โมไดนามิกสมบูรณ์

โดยการละเว้นสัญลักษณ์องศา เน้นให้เห็นว่าเคลวินไม่ใช่องศาแต่เป็นหน่วยการวัดเอง แทนที่จะแสดงถึงความร้อนแบบองศา และแทนที่จะใช้สัญลักษณ์ "°K" สำหรับเคลวิน นั่นเป็นผลมาจากการใช้กฎเกณฑ์ของ SI ที่สงวนสัญลักษณ์องศาสำหรับเครื่องวัดอุณหภูมิแบบสัมพัทธภาพ การแบ่งแยกนี้เน้นให้เห็นถึงความสมบูรณ์ของเกลไวน์และการอ้างอิงถึงศูนย์สมบัติ