Фаренгейт - Fahrenheit

Для использования в других целях см. Фаренгейт (значения).

Фаренгейт
Рамтермометр по Фаренгейту + Цельсию.jpg
Термометр с градусом Фаренгейта (отмечен на внешней панели) и Цельсия (отмечены на внутреннем циферблате) градусы. Шкала Фаренгейта была первой стандартизированной шкала температур для широкого использования.
Общая информация
Система единицИмперский / американский стандарт
ЕдиницаТемпература
Символ° F
Названный в честьДаниэль Габриэль Фаренгейт
Конверсии
Икс ° F в ...... равно ...
   ° C   5/9(Икс − 32)

В Шкала Фаренгейта (/ˈжɑːрəпчасаɪт/) это шкала температур основанный на предложенном в 1724 г. физик Даниэль Габриэль Фаренгейт (1686–1736).[1][2] Он использует градус Фаренгейта (символ: ° F) как единица. 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 точка замерзания. температура решения рассол из смеси воды, лед, и хлорид аммония (а соль ).[3][4] Другой установленный предел был его наилучшей оценкой среднего температура человеческого тела (установлен на 96 ° F; примерно на 2,6 ° F ниже современного значения из-за более позднего переопределения шкалы).[3] Однако он отметил, что средняя точка в 32 ° F должна соответствовать температуре ледяной воды.

Шкала Фаренгейта теперь обычно определяется двумя фиксированными точками: температурой, при которой чистый воды замерзает в лед определяется как 32 ° F, а температура кипения воды определяется как 212 ° F, как при уровень моря и под стандартное атмосферное давление (разделение 180 ° F).

В первые десятилетия 18 века в Голландская Республика, Даниэль Фаренгейт[1] совершил два революционных прорыва в истории термометрия.[5] Он изобрел стеклянный ртутный термометр (первый широко используемый, точный, практичный термометр)[5][6] и шкала Фаренгейта. Шкала Фаренгейта была первой широко используемой стандартизированной температурной шкалой, хотя сейчас ее использование ограничено. Это официальная шкала температур в Соединенные Штаты (включая его некорпоративные территории ), это свободно ассоциированные государства в западной части Тихого океана (Палау, то Федеративные Штаты Микронезии и Маршалловы острова ), Каймановы острова, и Либерия. Фаренгейт используется вместе с Цельсия масштаб в Антигуа и Барбуда и другие острова, которые используют то же метеорологический сервис, такой как Сент-Китс и Невис, то Багамы, и Белиз. Горсть Британские заморские территории по-прежнему использовать обе шкалы, включая Британские Виргинские острова, Монсеррат, Ангилья, и Бермуды.[7] В газетах Соединенного Королевства градусы Фаренгейта иногда указываются вместе с градусами Цельсия для редакционного эффекта.[8] Все остальные страны мира теперь официально используют Шкала Цельсия, имя, данное шкала Цельсия в 1948 году в честь Шведский астроном Андерс Цельсий.

Определение и преобразование

Формулы преобразования температуры по Фаренгейту
от Фаренгейтапо Фаренгейту
Цельсия[° C] = ([° F] - 32) ×5⁄9[° F] = [° C] ×9⁄5 + 32
Кельвин[K] = ([° F] + 459,67) ×5⁄9[° F] = [K] ×9⁄5 − 459.67
Ренкин[° R] = [° F] + 459,67[° F] = [° R] - 459,67
Для температуры интервалы а не конкретные температуры,
1 ° F = 1 ° R =5⁄9 ° C =5⁄9 K
Сравнение различных температурных шкал

По шкале Фаренгейта Точка замерзания из воды составляет 32 градуса по Фаренгейту (° F), а точка кипения составляет 212 ° F (при стандартное атмосферное давление ). Это разделяет точки кипения и замерзания воды на 180 градусов.[9] Следовательно, градус по шкале Фаренгейта равен1⁄180 интервала между точкой замерзания и точкой кипения. По шкале Цельсия точки замерзания и кипения воды различаются на 100 градусов. Температурный интервал 1 ° F равен интервалу5⁄9 градусов Цельсия. Шкалы Фаренгейта и Цельсия пересекаются при -40 ° (т.е. -40 ° F = -40 ° C).

Абсолютный ноль составляет -273,15 ° C или -459,67 ° F. В Температурная шкала Ренкина использует интервалы в градусах того же размера, что и шкала Фаренгейта, за исключением того, что абсолютный ноль равен 0 ° R - так же, как Кельвин Шкала температур соответствует шкале Цельсия, за исключением того, что абсолютный ноль равен 0 К.[9]

На шкале Фаренгейта используется символ ° для обозначения точки на шкале температур (как и в градусах Цельсия) и буква F для обозначения использования шкалы Фаренгейта (например "Галлий плавится при 85,5763 ° F "),[10] а также для обозначения разницы между температурами или неопределенности температуры (например «Мощность теплообменника увеличивается на 72 ° F» и «Наша стандартная погрешность составляет ± 5 ° F»).[11]

Для точного преобразования можно применить следующие формулы. Здесь, ж значение в градусах Фаренгейта и c значение в градусах Цельсия:

  • ж ° Фаренгейта до c ° Цельсия: (ж - 32) ° F × 5 ° C/9 ° F = (ж − 32)/1.8 ° C = c ° C
  • c ° Цельсия до ж ° по Фаренгейту: (c ° C × 9 ° F/5 ° C) + 32 ° F = (c × 1,8) ° F + 32 ° F = ж ° F

Это также точное преобразование с использованием тождества -40 ° F = -40 ° C. Опять таки, ж значение в градусах Фаренгейта и c значение в градусах Цельсия:

  • ж ° Фаренгейта до c ° Цельсия: ((ж + 40) ÷ 1.8) − 40 = c.
  • c ° Цельсия до ж ° по Фаренгейту: ((c + 40) × 1.8) − 40 = ж.

История

Даниэль Габриэль Фаренгейт, пионер стандартизированных измерение температуры и создатель эпохи прецизионная термометрия.[12] Он изобрел стеклянный ртутный термометр (первый широко используемый, практичный, точный термометр)[6] и шкала Фаренгейта (первая широко используемая стандартизованная шкала температур).

Фаренгейт предложил свою температурную шкалу в 1724 году, основываясь на двух контрольных точках температуры. В его начальной шкале (которая не является окончательной шкалой Фаренгейта) нулевая точка была определена путем размещения термометр в "смеси лед, вода и Salis Armoniaci[13] [перевод хлорид аммония ] или даже морскую соль ».[14] Эта комбинация образует эвтектическая система который автоматически стабилизирует его температуру: 0 ° F был определен как эта стабильная температура. Вторая точка, 96 градусов, была приблизительно равна температуре человеческого тела (сангвиник hominis sani, кровь здорового человека).[14] Третья точка, 32 градуса, была отмечена как температура льда и воды «без вышеупомянутых солей».[14]

Согласно немецкой версии, Фаренгейт выбрал самую низкую температуру воздуха в его родном городе. Данциг (Гданьск, Польша ) зимой 1708/09 как 0 ° F, и только позже возникла необходимость в возможности воспроизводить это значение с помощью рассола.[15]

Согласно письму, которое Фаренгейт написал своему другу Герман Бурхааве,[16] его масштаб был построен на работе Оле Рёмер, которого он встречал ранее. В Шкала Рёмера, рассол замерзает при нуле, вода замерзает и тает при 7,5 градусах, температура тела 22,5, а вода закипает при 60 градусах. По Фаренгейту каждое значение умножается на четыре, чтобы исключить дроби и сделать шкалу более точной. мелкозернистый. Затем он повторно откалибровал свою шкалу, используя температуру плавления льда и нормальную температуру человеческого тела (которая составляла 30 и 90 градусов); он отрегулировал шкалу так, чтобы температура плавления льда была 32 градуса, а температура тела 96 градусов, так что 64 интервала разделяли два, что позволяло ему отмечать градусные линии на своих инструментах, просто разделив интервал пополам шесть раз (поскольку 64 - это 2 в шестой степени).[17][18]

По этой шкале вскоре после этого Фаренгейт заметил, что вода закипает при температуре около 212 градусов.[19] Использование точек замерзания и кипения воды в качестве фиксированных контрольных точек термометра стало популярным после работ Андерс Цельсий и эти фиксированные точки были приняты комитетом Королевское общество во главе с Генри Кавендиш в 1776 г.[20] В рамках этой системы шкала Фаренгейта немного переопределяется, так что точка замерзания воды составляет точно 32 ° F, а точка кипения - точно 212 ° F или 180 градусов выше. По этой причине нормальная температура человеческого тела составляет приблизительно 98,6 ° (оральная температура) по пересмотренной шкале (тогда как это было 90 ° по Фаренгейту, умноженное на Ремера, и 96 ° по его исходной шкале).[21]

В современной шкале Фаренгейта 0 ° F больше не соответствует температуре эвтектики рассола хлорида аммония, как описано выше. Вместо этого эта эвтектика имеет температуру примерно 4 ° F по окончательной шкале Фаренгейта.[22]

В Температурная шкала Ренкина был основан на температурной шкале Фаренгейта, где ноль соответствует абсолютный ноль вместо.

использование

  Страны, использующие градусы Фаренгейта (° F).
  Страны, которые используют градусы Фаренгейта (° F) и Цельсия (° С).
  Страны, которые используют Цельсия (° С).
Термометр CF.svg

Шкала Фаренгейта была основным температурным стандартом для климатических, промышленных и медицинских целей в англоязычных странах до 1960-х годов. В конце 1960-х и 1970-х годах шкала Цельсия заменила градусы Фаренгейта почти во всех этих странах - за заметным исключением США и в некоторых случаях Соединенного Королевства - обычно во время их общего метрика процесс.

Фаренгейт используется в Соединенных Штатах, их территориях и ассоциированных штатах (все обслуживаются США. Национальная служба погоды ), так же хорошо как Каймановы острова и Либерия для повседневного использования. Например, прогнозы погоды в США, приготовление пищи и температура ниже нуля обычно даются в градусах Фаренгейта. Ученые, например метеорологи, используют градусы Цельсия или Кельвина во всех странах.[23]

В начале 20 века Холзи и Дейл предположил, что причины сопротивления использованию системы по шкале Цельсия (теперь по Цельсию) в США включают больший размер каждого градуса Цельсия и нижнюю нулевую точку в системе Фаренгейта.[24]

Канада принял закон в пользу Международная система единиц, сохраняя при этом юридические определения традиционных канадских имперских единиц.[25] Сводки погоды в Канаде передаются в градусах Цельсия с периодической ссылкой на градусы Фаренгейта, особенно для трансграничных передач. Фаренгейт до сих пор используется практически во всех канадских духовках.[26] В термометрах, как цифровых, так и аналоговых, продаваемых в Канаде, обычно используются шкалы Цельсия и Фаренгейта.[27][28][29]

Европейский символ прачечной для стирки при 40 ° C

В Европейском союзе обязательно использовать кельвины или градусы Цельсия при указании температуры в целях «экономики, общественного здравоохранения, общественной безопасности и административных», хотя градусы Фаренгейта могут использоваться вместе с градусами Цельсия в качестве дополнительной единицы.[30] Например, символы прачечной используется в Соединенном Королевстве в соответствии с рекомендациями ISO 3758: 2005, показывающими температуру воды в стиральной машине только в градусах Цельсия.[31] На эквивалентной этикетке в Северной Америке используется от одной до шести точек для обозначения температуры с необязательной температурой в градусах Цельсия.[32][33]

В нерегулируемых секторах, таких как журналистика, использование Фаренгейта в Соединенном Королевстве не следует фиксированной схеме, когда градусы Фаренгейта часто появляются рядом с градусами Цельсия. Дейли Телеграф не упоминает Фаренгейт на своей ежедневной странице погоды[34] пока Времена также есть страница с ежедневной погодой с полным показателем, но есть таблица преобразования градусов Цельсия в градусы Фаренгейта.[35] При публикации новостей большая часть британской прессы взяла на себя тенденцию использовать градусы Цельсия в заголовках и обсуждениях, касающихся низких температур и Фаренгейта для средних и высоких температур.[36][обсуждать] В феврале 2006 г. автор статьи в Времена предположил, что обоснование было одним из акцентов: «–6 ° C» звучит холоднее, чем «21 ° F», а «94 ° F» звучит более впечатляюще, чем «34 ° C».[37]

Юникодное представление символа

Unicode предоставляет символ Фаренгейта в кодовой точке U + 2109 ℉ СТЕПЕНЬ ФАРЕНГЕЙТА. Однако это персонаж совместимости закодировано для совместимость туда и обратно с устаревшими кодировками. Стандарт Unicode явно не рекомендует использовать этот символ: «Последовательность U + 00B0 ° ЗНАК СТЕПЕНИ +U + 0046 F ЛАТИНСКАЯ ЗАГЛАВНАЯ БУКВА F предпочтительнее U + 2109 ℉ СТЕПЕНЬ ФАРЕНГЕЙТА, и эти две последовательности следует рассматривать как идентичные для поиска ".[38]

Смотрите также

Примечания и ссылки

  1. ^ а б Даниэль Габриэль Фаренгейт родился в Данциг (Гданьск), тогда преимущественно немецкоязычный город в Поморское воеводство из Речь Посполитая. Позже он переехал в Голландская Республика в возрасте 15 лет, где он провел остаток своей жизни (1701–1736).
  2. ^ Роберт Т. Балмер (2010). Современная инженерная термодинамика. Академическая пресса. п. 9. ISBN  978-0-12-374996-3. Получено 17 июля 2011.
  3. ^ а б Шкала температуры по Фаренгейту, Британская энциклопедия онлайн. 25 сентября 2015 г.
  4. ^ «Фаренгейт: факты, история и формулы преобразования». Живая наука. Получено 9 февраля 2018.
  5. ^ а б Болтон, Генри Кэррингтон: Эволюция термометра, 1592–1743 гг.. (Истон, Пенсильвания: Химическая издательская компания, 1900 г.)
  6. ^ а б Кнейк, Мария (апрель 2011 г.). «Анатомия жидкостного стеклянного термометра». AASHTO re: source, ранее AMRL (aashtoresource.org). Получено 4 августа 2018. На протяжении десятилетий ртутные термометры были основой многих испытательных лабораторий. При правильном использовании и откалиброванный правильно, некоторые типы ртутных термометров могут быть невероятно точными. Ртутные термометры можно использовать при температурах от -38 до 350 ° C. Использование ртути-таллий Смесь может продлить срок службы ртутных термометров при низких температурах до -56 ° C. (...) Тем не менее было обнаружено, что мало жидкостей имитируют термометрические свойства ртути в повторяемость и точность из измерение температуры. Хотя это может быть токсично, когда дело доходит до термометров LiG [Liquid-in-Glass], ртуть по-прежнему трудно превзойти.
  7. ^ http://metricviews.org.uk/2012/10/50-years-of-celsius-weather-forecasts-%E2%80%93-time-to-kill-off-fahrenheit-for-good/
  8. ^ https://www.theguardian.com/media/greenslade/2014/dec/29/newspapers-run-hot-and-cold-over-celsius-and-fahrenheit
  9. ^ а б Уолт Бойс (2009). Справочник по приборам. Баттерворт-Хайнеманн. С. 273–274. ISBN  978-0-7506-8308-1. Получено 17 июля 2011.
  10. ^ Престон – Томас, Х. (1990). «Международная температурная шкала 1990 г. (ITS-90)» (PDF). Метрология. 27 (1): 6. Bibcode:1990Метро..27 .... 3П. Дои:10.1088/0026-1394/27/1/002. Получено 17 июля 2011.
  11. ^ Григулл, Ульрих (1966). Фаренгейт, пионер точной термометрии. (Материалы 8-й Международной конференции по теплопередаче, Сан-Франциско, 1966 г., том 1, стр. 9–18.)
  12. ^ Григулл, Ульрих (1966). Фаренгейт, пионер точной термометрии. (Материалы 8-й Международной конференции по теплопередаче, Сан-Франциско, 1966 г., том 1, стр. 9–18.)
  13. ^ «Sal Armoniac» был нечистой формой хлорида аммония. Французский химик Николя Лемери (1645–1715) обсуждал это в своей книге Cours de Chymie (Курс химии, 1675 г.), где описывается, где он встречается в природе и как его можно приготовить искусственно. Он естественным образом встречается в пустынях Северной Африки, где образуется из луж с мочой животных. Его можно приготовить искусственно путем кипячения 5 частей мочи, 1 части морской соли и ½ части дымовой сажи, пока смесь не высохнет. Затем смесь нагревают в сосуде для сублимации до сублимации; сублимированные кристаллы Салат Армониак. Видеть:
    • Николя Лемери, Cours de chymie …, 7 изд. (Париж, Франция: Этьен Мишале, 1688 г.), Глава XVII: Du Sel Armoniac, С. 338–339.
    • Английский перевод: Николя Лемери с Джеймсом Кейлом, пер., Курс химии …, 3-е изд. (Лондон, Англия: Уолтер Кеттилби, 1698 г.), гл. XVII: Сал Армониак, стр. 383. Доступен в сети по адресу: Университет Генриха Гейне (Дюссельдорф, Германия)
  14. ^ а б c Фаренгейт, Даниэле Габр. (1724) Эксперименты и наблюдения в замороженной воде in vacuo fact a D. G. Fahrenheit, R. S. S. (Эксперименты и наблюдения по замерзанию воды в пустоте Д. Г. Фаренгейта, Р. С. С.),Философские труды Лондонского королевского общества, т. 33, нет. 382, стр. 78 (март – апрель 1724 г.). Процитировано и переведено в http://www.sizes.com:80/units/temperature_Fahrenheit.htm
  15. ^ «Веттерлексикон - Люфттемператур» (на немецком). Deutscher Wetterdienst. Архивировано из оригинал 15 октября 2013 г.. Получено 13 декабря 2013.
  16. ^ Эрнст Коэн и W.A.T. Коэн-де Мистер. Chemisch Weekblad, том 33 (1936), страницы 374–393, процитировано и переведено в http://www.sizes.com:80/units/temperature_Fahrenheit.htm
  17. ^ Frautschi, Steven C .; Ричард П. Оленик; Том М. Апостол; Дэвид Л. Гудштейн (14 января 2008 г.). Механическая вселенная: механика и тепло. Издательство Кембриджского университета. п. 502. ISBN  978-0-521-71590-4.
  18. ^ Сесил Адамс (15 декабря 1989 г.). «Имеют ли 0 и 100 какое-либо особое значение по шкале Фаренгейта?». Прямой допинг.
  19. ^ Фаренгейт, Даниэле Габр. (1724) "Experimenta circa gradum caloris liquorum nonnullorum ebullientium instituta" В архиве 29 июня 2014 г. Wayback Machine (Эксперименты, проведенные относительно степени нагрева некоторых кипящих жидкостей), Философские труды Лондонского королевского общества, 33 : 1–3. Для английского перевода см: Колледж Ле Мойн (Сиракузы, Нью-Йорк)
  20. ^ Хасок Чанг, Изобретение температуры: измерение и научный прогресс, стр. 8–11, Oxford University Press, 2004 г. ISBN  0198038240.
  21. ^ Элерт, Гленн; Форсберг, К; Варен, LK (2002). «Температура здорового человека (температура тела)». Скандинавский журнал заботливых наук. 16 (2): 122–8. Дои:10.1046 / j.1471-6712.2002.00069.x. PMID  12000664. Архивировано из оригинал 26 сентября 2010 г.. Получено 12 апреля 2008.
  22. ^ Температура эвтектики хлорида аммония и воды указана как -15,9 ° C (3,38 ° F) и как -15,4 ° C (4,28 ° F) в (соответственно)
  23. ^ «782 - Аэродромные сводки и прогнозы: Справочник пользователя по кодам». Всемирная метеорологическая организация. Получено 23 сентября 2009.
  24. ^ Холзи, Фредерик А., Дейл, Сэмюэл С. (1919). Метрическая ошибка (2-е изд.). Американский институт мер и весов. С. 165–166, 176–177. Получено 19 мая 2009.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  25. ^ «Канадские единицы измерения; Закон о мерах и весах Министерства юстиции (R.S.C., 1985, c. W-6)». 17 мая 2011. Архивировано с оригинал 13 мая 2011 г.. Получено 5 июн 2011.
  26. ^ Перлштейн, Стивен (4 июня 2000 г.). «Канада перешла на метрическую систему? Да - и нет». Сиэтл Таймс. Получено 5 июн 2011.
  27. ^ «Пример аналогового термометра, часто используемого в Канаде». Архивировано из оригинал 6 июля 2011 г.. Получено 6 июн 2011.
  28. ^ «Пример цифрового термометра, часто используемого в Канаде». Архивировано из оригинал 6 июля 2011 г.. Получено 6 июн 2011.
  29. ^ Министерство юстиции (26 февраля 2009 г.). "Канадский закон о мерах и весах". Федеральное правительство Канады. Архивировано из оригинал 10 августа 2011 г.. Получено 17 июля 2011.
  30. ^ Законодательный акт 2009/3046 - Меры и весы - Положение о единицах измерения 2009 г. (PDF), заархивировано из оригинал (PDF) 1 января 2017 г., "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, медицинских, безопасных или административных целях во исполнение полномочий, предоставленных этим подразделом, принимает следующие правила:
  31. ^ «Консультативный совет по борьбе с отмыванием денег в доме - что означают символы». Консультативный совет по борьбе с отмыванием преступных доходов. Получено 15 июля 2013.
  32. ^ «Руководство по обычным символам домашней стирки и химической чистки». Текстильная промышленность. 2010 г.. Получено 15 июля 2013.
  33. ^ «Руководство по символам ухода за одеждой и текстилем». Управление по делам потребителей, правительство Канады. 17 апреля 2003 г.. Получено 15 июля 2013.
  34. ^ "Погода". Дейли Телеграф. 3 июля 2013. с. 31.
  35. ^ "Погода". Времена. 3 июля 2013. с. 55.
  36. ^ Рой Гринслейд (29 мая 2014 г.). «Газеты становятся горячими и холодными по Цельсию и Фаренгейту». Хранитель.
  37. ^ «Мера за меру». Времена. Газеты Times. 23 февраля 2006 г.
  38. ^ "22.2". Стандарт Unicode, версия 8.0 (PDF). Маунтин-Вью, Калифорния, США: Консорциум Unicode. Август 2015 г. ISBN  978-1-936213-10-8. Получено 6 сентября 2015.

внешняя ссылка