Degree fahrenheit

Важность ртути

Со временем компания Fahrenheit решила заменить спирт в своих термометрах на ртуть. Причина заключалась в том, что скорость расширения ртути оказалась более постоянной, чем у спирта, и поэтому ртуть можно было использовать для измерения более широких диапазонов температур.

Затем Фаренгейт пришел к выводу, что Исаак Ньютон уже делал в прошлом. Он понимал, что точнее основывать измерения термометра на веществах, которые постоянно меняют свою температуру, а не в более или менее жаркие дни.

Эти достижения противоречили устоявшимся представлениям того времени. Некоторые ученые считали, что ртуть нельзя использовать в термометрах, потому что у нее низкий коэффициент расширения.

Исследования

Фаренгейт переехал в Амстердам в 1708 году, чтобы учиться у торговца, который обучал его бухгалтерскому учету. Там он впервые встретил флорентийский термометр; Этот термометр был прибором, который был создан в Италии почти 60 лет назад, в 1654 году, герцогом Тосканского.

На этом этапе он решил навестить Оле Кристенсена Рёмера, датского астронома, за которым он смог наблюдать в процессе измерения некоторых термометров.

Это событие пробудило любопытство Фаренгейта, который решил заняться производством термометров. Решение имело некоторые последствия. Немец был вынужден отказаться от своего ученичества в качестве бухгалтера, и голландские власти выдали ему ордер на арест.

Из-за этой ситуации Фаренгейт провел несколько лет, путешествуя по Европе и встречаясь с разными учеными.

Через несколько лет он смог вернуться в Амстердам и оставался в Голландии до конца своей профессиональной и личной жизни.

Как появились градусные системы Фаренгейта и Цельсия?

В 1724 году немецкий ученый Габриэль Фаренгейт предложил шкалу для исчисления температуры. За нулевую отметку он взял температуру замерзания смеси из льда и поваренной соли — в привычных нам сегодня величинах это -17,8 °С. За 100 °F была принята… температура тела его жены, которая на тот момент болела (примерно 37,8 °С). Соответственно, Габриэль определил и другие важные величины: температуру таяния льда (или замерзания воды) равную +32 °F и температуру кипения воды, равной +212 °F. В итоге он изобрел первый в мире термометр, за что и удостоился чести стать членом Лондонского Королевского Общества.

Через 18 лет шведский ученый Андрес Цельсий предлагает более упрощенную шкалу измерения температуры. За ноль он взял более понятную величину: температуру таяния льда (замерзания воды), а за +100 ° температуру кипения воды. Такая градация стала логичнее и прозрачнее для всех, ее и взяли за основу во многих странах и со временем внесли в Международную систему единиц (СИ). С 1965 года даже Великобритания стала переходить на систему измерения температуры в градусах Цельсия. Бывшие колонии и подвластные ей территории тоже начали переходить на такую метрическую систему, но только не США.
Стоит отметить, что помимо Цельсия и Фаренгейта существует еще несколько единиц измерения температуры, которые используются в той или иной отрасли производства. Среди них Кельвин, Ранкин, Рёмер, Ньютон, Делиль и Реомюр. Ниже приведена таблица перевода температур в эти единицы измерения.

Перевести температуру из шкалы Фаренгейта в шкалу Цельсия можно по следующей формуле:T_C = 5/9 * (T_F — 32)
Подставив в формулу значения в градусах Фаренгейта, вы четко получите соответствующую цифру в Цельсии (попробуйте из 212 °F получить собственную температуру тела в Цельсиях).

Почему США упорно отказываются переходить на градусы Цельсия?

Стоит отметить, что США не хочет переходить не только на градусы Цельсия, но и на всю метрическую систему СИ, в которую входят километры, килограммы и другие единицы измерения. На самом деле Штаты пытались перейти на метрическую систему исчисления, но тщетно.

В 1975 году Конгресс США создал комиссию «Metric Conversion Act», целью которой был плавный переход на метрическую систему за несколько лет. В стране ввелась двойная система измерения, которая привнесла в жизнь людей больше путаницы, чем пользы. Первыми стали протестовать против этой затеи водители, которые начали видеть на дорогах дорожные знаки с указанием километров и одновременно миль. Многим покупателям и продавцам не нравились граммы и килограммы. А синоптики не хотели переводить градусы Фаренгейта в градусы Цельсия. Начали выпускаться термометры с двумя шкалами.

Отметим, что согласно принятому закону о смене системы измерения, переход должен был быть добровольным, а не принудительным, поэтому учитывалось мнение простого населения. Многие профсоюзы и предприниматели выступили против перехода, так как необходимо было переучивать рабочих, а это несло за собой большие материальные убытки. Из-за протестов большинства штатов президент Рональд Рейган был вынужден распустить комиссию в 1982 году, и на этом переход прекратился. Именно поэтому по сей день американцы не перешли на метрическую систему СИ.

NASA терпит убытки из-за нежелания страны переходить на систему СИ

Корпорация NASA также начала использовать метрическую систему параллельно со своей прежней. Из-за этого иногда возникает путаница, которая приводит к большим убыткам. Так в 1999 году на орбиту был запущен автоматический аппарат «Mars Climate Orbiter». Альтиметр, который необходим для системы контроля высоты, работал по старой американской системе, а основные навигационные системы по метрической. Из-за путаницы, система выбрала неправильную точку выхода на орбиту (на 100 км ближе запланированного), и аппарат был уничтожен.

Эффективная температура

Эффективной температурой тела называется температура такого абсолютно черного тела, каждый квадратный сантиметр которого излучает во всем спектре такой же поток, как и квадратный сантиметр данного тела.

Абсолютно черное тело – тело, которое поглощает падающее на него излучение во всем диапазоне спектра.

Такую температуру можно вычислить из закона Стефана-Больцмана, который гласит, что мощность излучения абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени температуры. Так, например, для Земли это значение достигает примерно 250 К, что составляет –23 °C, но с другой стороны известно, что у поверхности Земли температура в среднем выше, в районе +15 °C. Данное несоответствие со значением эффективной температуры объясняется тем, что Земля имеет атмосферу, а значит есть воздействие парникового эффекта, который помогает Земле сохранять тепло. Таким образом значение в 250 К, это температура верхних слоев атмосферы нашей планеты. То есть, эффективная температура Земли — это температура, которая видна из космоса.

Зная эффективную температуру звезды, можно узнать к какому спектральному классу она относится, иначе говоря, определить в каком диапазоне длин волн или частот звезда излучает. У Солнца эффективная температура около 6000 К, и максимум энергии излучения приходится на 470 нм, что соответствует зеленой части спектра, а не желтой, как кажется человеческому глазу.

Формула температуры по Фаренгейту и Цельсию

Чтобы правильно перевести градусы Фаренгейта в Цельсия стоит рассмотреть специальную формулу.

Она бывает двух видов:

°C = (°F – 32) /1,8. Из показателей шкалы Фаренгейта в показатели шкалы Цельсия.
°F = 1,8°C + 32. Из показателей шкалы Цельсия в показатели шкалы Фаренгейта.

Согласно формулам, чтобы найти точный перевод Фаренгейта в Цельсия, требуется от исходного показателя шкалы Фаренгейт отнять 32 и разделить на 1,8.

Чтобы было понятно, стоит рассмотреть пример определения Цельсиев в 90 Фаренгейтах:

(90-32)/1,8, получается около 32,20С.

А вот формула нахождения Фаренгейтов в 25 Цельсиях производится обратно:

1,8*25+32=77 F0

Обратите внимание! Значение 1,8 считается равноценным показателем разницы температур в 10С.

Из этого следует, что разница в один градус по Цельсию будет тем же самым, что и разница в 1,8 градуса по Фаренгейту.

Как переводить температуру тела человека

По шкале Цельсия температура человека в норме составляет 36,60С.

Эти данные следует подставить в формулу и получаем:

1,8*36,6+32=97,88. Полученный показатель близок к значению 100. Если Фаренгейт за нормальную температуру брал значение 37, то выходит так: 1,8*37+32=98,6. Все равно выходит меньше 1000.

Еще более простой способ перевода, однако, менее точный – показатели температуры по шкале Цельсия умножить на 2 и прибавить 30.

Если рассматривать на примере показатель в 23° C, то получится: 23*2 + 30=76°F.

Как можно наблюдать из прошлого примера, погрешность составляет 2°F, поэтому данный способ может предоставить примерные сведения.

Производя расчеты, наоборот – из Фаренгейта в Цельсия, нужно применить обратную формулу: (76-30)/2 = 23°C.

Применение температурных шкал

Причины использования системы Цельсия:

её используют почти все на планете;
она удобная при повседневных и научных расчётах;
отсутствие адекватных альтернатив.

Несмотря на неудобность во многих смыслах использования шкалы Фаренгейта, отказаться от её применения было тем сложнее, чем затягивался этот переход. В итоге до сих пор научные сотрудники NASA используют непопулярные системы исчисления, чтобы не было просчётов в космических разработках. Но не всё так печально, на данный момент принято обозначать сразу две системы, чтоб постепенно перевести людей на всеми принятую шкалу.

Несмотря на очевидное преимущество шкалы Цельсия, стоит отдать должное Фаренгейту. Ведь не будь этого изобретения, то не с чем было бы сравнивать, и не от чего было бы отталкиваться. Это тот самый пример, где без худа нет добра.

Температура во Вселенной

В астрономии используется очень широкий диапазон значений температур — от невероятно низких до очень высоких.

Например, реликтовое излучение – остаточное электромагнитное излучение, возникшее в следствие Большого взрыва, имеет эффективную температуру всего лишь 2,7 К — значение очень близкое к абсолютному нулю.

Напротив, температуры звезд могут достигать высоких значений более 40000 К. Такие звезды, как правило, имеют большие радиусы, измеряющиеся в десятках радиусов Солнца. Примером такой звезды является Альнитак А – голубой сверхгигант в созвездии Ориона с диаметром в 20 раз больше солнечного.

Еще более высокие температуры можно встретить в ядрах звезд, так как для того, чтобы там протекали термоядерные реакции, требуются колоссальные значения температур. Например, чтобы произошла реакция превращения более легких элементов в более тяжелые, нужно, чтобы ядра имели высокую кинетическую энергию. Следовательно, и высокую температуру. У нашего Солнца в ядре значение температуры достигает 15 000 000 К.

Температура в физике и химии

Агрегатное состояния веществ (плазма, газ, жидкость, или твердое тело) определяется температурой. В любом теле молекулы колеблются, причем при увеличении температуры это движение ускоряется, так же, как и кинетическая энергия этих молекул. Чем больше скорость колебания молекул, тем легче им разойтись на большее расстояние друг от друга. Для каждого агрегатного состояния вещества существует определенный порог расстояния между молекулами. Это расстояние самое маленькое в твердых телах, и самое большое в газах и плазме. Материалы, которые не изменяют агрегатное состояние при высоких температурах, называются огнеупорными материалами. Например, многие керамические смеси огнеупорны, потому что не плавятся при температурах до 1000 °C. Их часто используют на производстве, например в печах с очень высокой температурой. Некоторые материалы плавятся при высокой температуре, в то время как другие материалы, как например, дерево, сгорают. Диапазон температур, при которых вещества могут находиться в состоянии жидкости, невелик. При переходе этого порога, жидкости превращаются в газы. При дальнейшем нагревании, атомы разлагаются на заряженные частицы, ионы и электроны — процесс, называемый ионизацией. Частично или полностью ионизированный газ называется плазмой. Большая часть материи во вселенной находится именно в состоянии плазмы.

Температура влияет на электропроводимость веществ и служит катализатором химических реакций. Изменение температуры замедляет или, наоборот, ускоряет их.

Тройная точка воды

Тройная точка воды — температура и давление, при которых вода может одновременно и равновесно существовать в виде трёх фаз — в твердом (лед), жидком и газообразном (пар) состояниях. Тройная точка воды — температура 0,01°С (273,16 К) и парциальное давление водяного пара 611,73 Па. При таких условиях для превращения всей воды в пар, лед или жидкое состояние достаточно только чуть-чуть изменить давление или температуру.
Тройная точка воды соответствует минимальному давлению, при котором жидкая вода может существовать. При давлении ниже тройной точки (например, в открытом космосе) твердый лед сублимируется в пар, минуя жидкое состояние. При параметрах выше тройной точки лед при нагревании вначале переходит в жидкое состояние и только потом, при более высоких температурах, вода кипит и испаряется.
Тройная точка воды иногда используется как опорная, например, для калибровки измерительной аппаратуры и термометров. Для этого используются ампулы тройной точки воды. Эти ампулы обеспечивают получение температуры точно 0,01°С или 273,16K.

Notes

The scale we use today is the third of three scales that Daniel Fahrenheit had used.
The Rankine temperature scale was invented so that the size of each degree on this scale would be equivalent to the size of each degree on the Fahrenheit scale, and so that 0 R would be the same as absolute zero. Thus, 459.67 R is the same as 0 °F.
“What is the History of the Fahrenheit Scale?” wiseGEEK. Retrieved June 16, 2017.
Normal body temperature is closer to 98.6 °F, leading to the speculation that Fahrenheit was suffering a fever when conducting his experiments, or that his thermometer was inaccurate, or that he used a cow’s temperature instead of his own.
↑ Walt Boyes, Instrumentation Reference Book (Butterworth-Heinemann, 2009, ISBN 978-0750683081), 273–274.
H. Preston–Thomas, The International Temperature Scale of 1990 (ITS-90) Metrologia 27 (1990):6. Retrieved June 16, 2017.

Изобретение термометра

Хотя термометры уже существовали, ни один из этих приборов в то время не был очень точным. Два термометра никогда не показывали одинаковую температуру, хотя и измеряли одно и то же явление.

Это произошло потому, что тип жидкости, которая будет использоваться в термометрах, не был определен повсеместно. Не было установлено и универсальной шкалы.

Например, производители флорентийских термометров отметили самую низкую шкалу своих термометров для самого холодного дня во Флоренции. Со своей стороны, самый жаркий день служил для установления наивысшего значения на шкале.

Эта процедура была ошибкой, потому что температуры менялись на протяжении многих лет, поэтому не было двух термометров с одинаковыми температурами.

Эта проблема влияла на работу Фаренгейта в течение нескольких лет, пока он не сделал спиртовой термометр, который был более точным. Это произошло в 1709 году; Затем его эксперименты привели к созданию ртутного термометра, также известного как серебряный, который родился в 1714 году.

Эти термометры также использовали шкалу Фаренгейта для выражения температуры. До изменения шкалы Цельсия шкала Фаренгейта широко использовалась в Европе, хотя она все еще используется в Соединенных Штатах для ежедневных измерений, а также на таких территориях, как Пуэрто-Рико или Белиз.

Процесс, который он использовал для изготовления своих термометров, не был обнародован в течение первых 18 лет. Это считалось коммерческой тайной.

Conversions and key temperatures on different scales

On the Fahrenheit scale, the freezing point of water is 32 degrees Fahrenheit (°F) and the boiling point is 212 °F (at standard atmospheric pressure). This puts the boiling and freezing points of water exactly 180 degrees apart. Therefore, a degree on the Fahrenheit scale is 1⁄₁₈₀ of the interval between the freezing point and the boiling point. On the Celsius scale, the freezing and boiling points of water are 100 degrees apart. A temperature interval of 1 °F is equal to an interval of 5⁄₉ degrees Celsius. The Fahrenheit and Celsius scales intersect at −40° (i.e., −40 °F = −40 °C).

Absolute zero is −273.15 °C or −459.67 °F. The Rankine temperature scale uses degree intervals of the same size as those of the Fahrenheit scale, except that absolute zero is 0 R—the same way that the Kelvin temperature scale matches the Celsius scale, except that absolute zero is 0 K.

The Fahrenheit scale uses the symbol ° to denote a point on the temperature scale (as does Celsius) and the letter F to indicate the use of the Fahrenheit scale (e.g. «Gallium melts at 85.5763 °F»), as well as to denote a difference between temperatures or an uncertainty in temperature (e.g. «The output of the heat exchanger experiences an increase of 72 °F» and «Our standard uncertainty is ±5 °F»).

For an exact conversion, the following formulas can be applied. Here, f is the value in Fahrenheit and c the value in Celsius:

f °Fahrenheit to c °Celsius : (f − 32) °F × 5°C/9°F = (f − 32)/1.8 °C = c °C
c °Celsius to f °Fahrenheit : (c °C × 9°F/5°C) + 32 °F = (c × 1.8) °F + 32 °F = f °F

This is also an exact conversion making use of the identity -40 °F = -40 °C. Again, f is the value in Fahrenheit and c the value in Celsius:

f °Fahrenheit to c °Celsius : ((f + 40) ÷ 1.8) − 40 = c.
c °Celsius to f °Fahrenheit : ((c + 40) * 1.8) − 40 = f.

Some key temperatures relating the Fahrenheit scale to other temperature scales are shown in the table below.

	Kelvin	Celsius	Fahrenheit
Absolute zero (precise, by definition)	0 K	−273.15 °C	−459.67 °F
Melting point of ice	273.15 K	0 °C	32 °F
Water’s triple point (precise, by definition)	273.16 K	0.01 °C	32.018 °F
Water’s boiling point A	373.1339 K		211.9710 °F

A For Vienna Standard Mean Ocean Water (VSMOW) at a pressure of one standard atmosphere (101.325 kPa) when calibrated solely per the two-point definition of thermodynamic temperature.

History

Did you know?
The Fahrenheit temperature scale was proposed in 1724 by Amsterdam-based physicist Daniel Gabriel Fahrenheit

There are several competing versions of the story of how Fahrenheit came to devise his temperature scale. According to one version, Fahrenheit established the zero (0 °F) and 100 °F points on his scale by recording the lowest outdoor temperatures he could measure, and his own body temperature. He took as his zero point the lowest temperature he measured in the harsh winter of 1708 through 1709 in his hometown of Danzig (now Gdańsk, Poland) (−17.8 °C). (He was later able to reach this temperature under laboratory conditions using a mixture of ice, ammonium chloride, and water.) Fahrenheit wanted to avoid the negative temperatures that Ole Rømer’s scale had produced in everyday use. He fixed his own body temperature as 100 °F. He then divided his original scale into twelve parts, and later divided each of these into 8 equal subdivisions, produced a scale of 96 degrees. Fahrenheit noted that his scale placed the freezing point of water at 32 °F and the boiling point at 212 °F, a neat 180 degrees apart.

Another story holds that Fahrenheit established the zero of his scale (0 °F) as the temperature at which a mixture of equal parts of ice and salt melts (some say he took that fixed mixture of ice and salt that produced the lowest temperature); and 96 degrees as the temperature of blood (he initially used horse blood to calibrate his scale). Initially, his scale contained only 12 equal divisions, but he later subdivided each division into eight equal degrees, ending up with 96.

A third, well-known version of the story, as described in the popular physics television series The Mechanical Universe, maintains that Fahrenheit simply adopted Rømer’s scale (in which water freezes at 7.5 degrees) and multiplied each value by four to eliminate the fractions and increase the granularity of the scale (giving 30 and 240 degrees). He then re-calibrated his scale between the melting point of water and normal human body temperature (which he took to be 96 degrees); the melting point of ice was adjusted to 32 degrees, so that 64 intervals would separate the two, allowing him to mark degree lines on his instruments by simply bisecting the interval six times (since 64 is two to the sixth power).

His measurements were not entirely accurate, though. By his original scale, the actual melting and boiling points would have been noticeably different from 32 °F and 212 °F. Some time after his death, it was decided to recalibrate the scale with 32 °F and 212 °F as the exact melting and boiling points of plain water. That change was made to easily convert from Celsius to Fahrenheit and vice versa, with a simple formula. This change also explains why the body temperature once taken as 96 or 100 °F by Fahrenheit is today taken by many as 98.6 °F (it is a direct conversion of 37 °C), although giving the value as 98 °F would be more accurate.

There are at least three other versions of this story, but they appear to be based less on evidence and more on speculation. They are therefore not recounted here.

биография

Даниэль Габриэль Фаренгейт родился 24 мая 1686 года. Он родился в Данциге, области, которая раньше была частью Германии, но теперь считается Гданьском, городом на территории современной Польши.

Родителями физика были Даниэль и Конкордия Фаренгейт. Пара умерла, когда Дэниелу было всего 15 лет, и это произошло из-за употребления в пищу ядовитых грибов.

Хотя у Даниэля и Конкордии было 10 детей, только пятеро достигли совершеннолетия. Из этих пяти братьев Даниэль Габриэль был старшим. После смерти родителей Фаренгейт начал обучение, чтобы стать купцом в Голландии. Его другие четверо братьев и сестер были размещены в приемных семьях.

Очевидно, он получил имя Даниэль от своего отца, а Габриэль от своего прадеда по материнской линии.

Есть некоторые расхождения относительно даты вашего рождения. Некоторые источники утверждают, что он родился 14 мая. Проблема заключалась в том, что в то время в Англии правил календарь, отличный от того, который использовался в Гданьске.

Англичане использовали юлианский календарь до 1752 года, а в Польше григорианская реформа была принята с 1582 года.

Usage[]

The Fahrenheit scale was the primary temperature standard for climatic, industrial and medical purposes in English-speaking countries until the 1960s. In the late 1960s and 1970s, the Celsius scale (known until 1948 as centigrade) replaced Fahrenheit in many countries, typically during their metrication process.

Fahrenheit is used in the United States, Belize, and the United States territories of Puerto Rico, Guam and the U.S. Virgin Islands for everyday applications. For example, U.S. weather forecasts, food cooking, and freezing temperatures are typically given in degrees Fahrenheit. Scientists, such as meteorologists, use Celsius or Kelvin in all countries. In some states, both measures are quoted.

Various reasons are given for the resistance to the Celsius system in the U.S., including the larger size of each degree Celsius (resulting in the need for decimals where integer Fahrenheit degrees were adequate for much non-technical work). Another reason is the lower zero point in the Fahrenheit system which reduces the number of negative signs when measurements such as weather data were averaged.

In some countries, Fahrenheit may be used in daily life alongside Celsius. For example, Canada has passed legislation favouring the International System of Units, while also maintaining legal definitions for traditional Canadian imperial units. This means that Canadian weather reports are often conveyed using degrees Celsius yet virtually all Canadian ovens make legal use of the Fahrenheit scale. Thermometers, both digital and analogue, sold in Canada usually employ both the Celsius and Fahrenheit scales.

Fahrenheit is also utilized in the United Kingdom alongside Celsius. Weather reports displayed in newspapers and online quote temperatures in both Celsius and Fahrenheit (or have an option to enable this), especially during record-breaking weather. However, TV weather reports are primarily conveyed using degrees Celsius. Cooking instructions on most packaged food also lists dual temperature scales along with digital/analogue thermometers.

Первое устройство

Первые термометры, сделанные Фаренгейтом, имели внутри столбик спирта. Этот спирт расширялся и сжимался из-за температуры. Дизайн был разработан датским астрономом Оле Кристенсеном Рёмером в 1708 году; дизайн, за которым Фаренгейт тщательно следил.

Рёмер использовал алкоголь (который на самом деле был вином) в качестве жидкости и установил два эталона. Он выбрал 60 градусов в качестве температуры кипящей воды и 7,5 градусов в качестве температуры, необходимой для таяния льда.

Фаренгейт изобрел другую температурную шкалу для своих спиртовых термометров, состоящую из трех точек.

Благодаря тому, что эти устройства показали высокий уровень согласованности между собой, чего раньше не случалось, Кристиан Вольф посвятил изобретению целую статью в одном из самых важных журналов того времени. И все это путем анализа двух термометров, доставленных ему в 1714 году.

Credits

New World Encyclopedia writers and editors rewrote and completed the Wikipedia article
in accordance with New World Encyclopedia standards. This article abides by terms of the Creative Commons CC-by-sa 3.0 License (CC-by-sa), which may be used and disseminated with proper attribution. Credit is due under the terms of this license that can reference both the New World Encyclopedia contributors and the selfless volunteer contributors of the Wikimedia Foundation. To cite this article click here for a list of acceptable citing formats.The history of earlier contributions by wikipedians is accessible to researchers here:

Fahrenheit history

The history of this article since it was imported to New World Encyclopedia:

History of «Fahrenheit»

Note: Some restrictions may apply to use of individual images which are separately licensed.