Шкала Фаренгейта

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Термометр з шкалою Фаренгейта (позначено на зовнішній частині корпуса) і Цельсія (позначено в середині). Шкала Фаренгейта була першою стандартизованою шкалою, яка широко використовувалася.

Шкала Фаренгейта — температурна шкала заснована на шкалі, запропонованій в 1724 році фізиком Данієлем Габрієлем Фаренгейтом та названа в його честь. Одиницею виміру є градус Фаренгейта (°F). Існує декілька версій щодо виникнення цієї шкали. За 0 °F прийнято вважати температуру суміші льоду та солі. За наступні реперні точки було прийнято вважати температуру танення льоду (32 °F) та температуру людського тіла, яка за підрахунками Фаренгейта дорівнювала 96 °F, що на 2,6 °F менше за сьогоденне значення. Сьогодні ж, на шкалі Фаренгейта є лише дві фіксовані реперні точки: температура замерзання води (32 °F) та температура її кипіння (212 °F), за звичайного атмосферного тиску. Таким чином, цей температурний проміжок складає 180 °F.

На прикінці XX ст., шкала Фаренгейта використовувалася як офіційна лише на території США. Станом на сьогодні, більшість держав використовує шкалу Цельсія. [1]

Визначення та конвертація[ред.ред. код]

Конвертування шкали Фаренгейта в інші температурні шкали За шкалою Фаренгейта, температура замерзання води становить 32 °F, в той час як температура кипіння становить 212 °F. Таким чином, ці дві точки розділяє проміжок в 180 °F. Тобто, один градус за шкалою Фаренгейта становить 1⁄180 від різниці між температурою замерзання та кипіння води. Натомість, за шкалою Цельсія дана різниця складає 100°. З цього виходить, що 1 °F еквівалентний  5⁄9°C . Цікаво, що шкала Фаренгейта та шкала Цельсія «перетинаються» на значенні −40° (−40 °F = −40 °C).

Абсолютний нуль складає  −273.15 °C та, відповідно −459.67 °F.Шкала Ранкіна використовує градуси, які еквіваленті градусам за шкалою Фаренгейта, але з одною відмінністю  — за абсолютний нуль тут прийнято вважати 0 °R, що схоже на співвідношення шкали Цельсія до шкали Кельвіна (1 °C = 1 °K, але абсолютний нуль за шкалою Кельвіна дорівнює 0°K) [2]

Шкала Фаренгейта використовує символ ° для того, щоб позначити 1 градус на шкалі (як і в шкалі Фаренгейта), та символ F, щоб вказати одиниці виміру за шкалою Фаренгейта (Напр. «Галій плавиться за температури 85.5763 °F») чи, щоб виразити різницю чи неточність температури (Напр. «Обігрівач здатен нагріти повітря до 72 °F» та «Стандартна похибка складає ±5 °F»)

Для точного переведення величин можуть бути використані наступні формули.(f — температура в °F, c — температура в °C)

  •  : (f − 32) °F × 5°C9°F = (f − 32)1.8 °C = c °C
  •  : (c °C × 9°F5°C) + 32 °F = (c × 1.8) °F + 32 °F = f °F

При точному перетворенні можна побачити дану схожість: -40 °F = -40 °C

  •  : ((f + 40) ÷ 1.8) − 40 = c.
  •  : ((c + 40) * 1.8) − 40 = f.

Історія Виникнення[ред.ред. код]

Данієль Габрієль Фаренгейт вніс великий вклад в Термометрію. Він винайшов ртутний термометр (перший точний та зручний для використання термометр) та шкалу Фаренгейта (першу широко вживану та стандартизовану температурну шкалу)

Фаренгейт запропонував свою температурну шкалу, яка була створена на основі двох реперних точок, в 1724 році. В його початковій шкалі (яка не є кінцевою шкалою Фаренгейта), за нульову точку було взято температуру суміші льоду, води та хлорид амонію, тобто,  0 °F (−17.78 °C). Наступною відміткою була температура людського тіла, а саме — 96 °F. [3]

Згідно історії, родом з Німеччини, Фаренгейт насправді вибрав за нульову точку температуру повітря, яку він виміряв в його рідному місті, Гданську, під час зими в 1708 році та позначив її за 0 °F, і лише потім відтворив її за допомогою ропи. Існує пояснення чому 0 °F дорівнює −17.78 °C, хоча температура охолодження хлорид амонію відповідає -3 °C: воно засноване на тому, що температура охолодження NaCl (солі) складає −21.1 °C; інше пояснення полягає в тому, що Фаренгейт не мав достатньо якісної ропи, для того щоб досягти евтектичної рівноваги (Напр. він повинен був отримати розчин солі, а вона могла не повністю розчинитися). В будь-якому випадку після того шкала Фаренгейта ще не раз змінювалася.

Керуючись листом, який Фаренгейт послав своєму другу, Герману Бургаве, його шкала була побудована на праці Оле Ремера, якого він зустрів раніше. За шкалою Ремера, ропа замерзає за температури нуль градусів, вода замерзає за температури 7,5°,температура людини дорівнює 22,5°, а вода закипає за температури 60°. Фаренгейт помножив кожне значення на чотири, з метою уникнення фракцій  та, щоб підвищити точність шкали. Потім, він відкалібрував його шкалу, використавши температуру танення льоду та температуру людини (30 та 90 °F); пізніше він скорегував ці температури до 32 °F та 96 °F, тобто проміжок між ними склав 64 °F. Потім він розділив інтервал 64 °F на 2, що дозволило йому позначити градусну шкалу за допомогою простих інструментів, методом розділення одного проміжку ще на 6 частин.

Фаренгейт зрозумів, що вода закипає за температури приблизно 212 °F. Використання температури замерзання та температури кипіння води як реферних точок набуло популярності за допомогою праці Андерса Целсія (пізніше, використання цих двох точок було прийняте Лондонським Королівським Товариством на чолі з Генрі Кавендішом в 1776 році). Через це, шкала Фаренгейта була змінена так, що температура замерзання води дорівнювала 32 °F, а температура кипіння дорівнювала 212 °F, тобто, на 180 °F більше. Через цю причину, на перевіреній шкалі, температура людського тіла приблизно дорівнювала 98 °F, в той час як вона дорівнювала 90 ° за зміненою шкалою Ремера, та 96 °за оригінальною шкалою Фаренгейта.

Шкала Ранкіна була заснована на шкалі Фаренгейта, проте абсолютному нулю дорівнював 0 °.

Використання[ред.ред. код]

   Країни, що використовують шкалу Фаренгейта
   Країни, що використовують шкалу Цельсія.
Thermometer CF.svg

Шкала Фаренгейта була стандартом для кліматичних, індустрійних та медичних цілей в Англо-мовних країнах до 1960-их років. В пізні 1960-их та 1970-их роках, шкала Цельсія замінила шкалу Фаренгейта в більшості країн, окрім США.

Шкала Фаренгейта широко використовується в більшості штатів США. Наприклад: в прогнозах погоди, в приготуванні їжі та температури охолодження переважно надаються за шкалою Фаренгейта. Науковці, наприклад метеорологи використовують шкалу Цельсія чи Кельвіна в усіх країнах.

На початку XX ст., Фредерік Хаслі та Дейл повідомив, що відмова використовувати шкалу розділену на сто градусів (шкала Цельсія) в США, зумовлена великим розміром 1 градуса та тим, що 0, за шкалою Фаренгейта, знаходиться нижче.

Канада сприяла Міжнародні Системі Виміру, але також Канада підтримувала традиційні одиниці виміру. Канадський прогноз погоди транслювався з використанням шкали Цельсія, проте синоптики мали можливість використовувати шкалу Фаренгейта, особливо для міжнародних прогнозів. Практично всі канадські духові печі використовували шкалу Фаренгейта. Канадські термометри, як цифрові так і аналогові, використовували шкалу Фаренгейта та шкалу Цельсія. Також, в деяких випадках (Напр., температура в басейні чи температури для готування), температури все ж вимірюються за шкалою Фаренгейта.

Європейський символ для прання «Прати за температури 40 °C»

В межах ЄС обов'язкове використання шкали Кельвіна чи шкали Цельсія коли мова йде про заміри температури в сферах «економіки, медицини, безпеки та адміністрації». Наприклад, символи прання, які використовуються в Великій Британії слідують нормам ISO 3758:2005, за якими температуру прання слід вказувати лише в градусах за Цельсієм. Схожі правила використовуються в Північній Америці, використовується 6 точок, щоб відділити температуру в Цельсіях

В межах нерегульованих сферах, таких як журналізм, немає чітких норм в використанні температурних шкал. Наприклад, в Британії можна використовувати як градуси в Фаренгейтах, так і в Цельсіях.

Символ °F[ред.ред. код]

Unicode позначає градус Фаренгейта як U+2109. [4]

Використані матеріали[ред.ред. код]

  1. Celsius vs.
  2. Walt Boyes (2009). Instrumentation Reference Book. Butterworth-Heinemann. с. 273–274. ISBN 978-0-7506-8308-1. Процитовано 17 July 2011. 
  3. Fahrenheit, Daniele Gabr. (1724) «Experimenta circa gradum caloris liquorum nonnullorum ebullientium instituta» (Experiments performed concerning the degree of heat of some boiling liquids), Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 33 : 1-3.
  4. 22.2. The Unicode Standard, Version 8.0. Mountain View, CA, USA: The Unicode Consortium. August 2015. ISBN 978-1-936213-10-8. Процитовано 6 September 2015.