Redigering: Definitionen av kelvin har redigerats i och med omdefinieringen av SI-systemet år 2019.
I detta blogginlägg kommer jag att diskutera temperatur, temperaturskalor, temperaturenheter och temperaturenhetsomvandlingar.
Förklaring av bilden ovan
Ovanstående infografik visar en snabb jämförelse mellan temperaturenheter och temperaturer i några vanliga situationer. Så klart kan rumstemperaturen variera och en människas kroppstemperatur är inte alltid 37 °C (98,6 °F). Dessutom beror vattnets kokpunkt på lufttrycket och är inte alltid exakt 100 °C. Men en äkta finsk bastu är alltid åtminstone 100 °C (212 °F) då den är ordentligt uppvärmd... :-)
För en tid sedan skrev jag ett blogginlägg om tryckenheter och jag tänkte att det skulle vara en bra idé att skriva ett liknande inlägg om temperaturenheter och hur man omvandlar dem. Låt oss först ta en snabb titt på vad temperatur riktigt är, sedan se på några av de vanligaste temperaturenheterna och slutligen behandla omvandlingen mellan dem.
Innehållsförteckning
- Vad är temperatur?
- Så, vad är varmt och vad är kallt?
- Internationella temperaturskalor
- Temperaturenheter
- Omvandling mellan temperaturenheter
- Cgs temperaturenhet
- Temperaturenhetsomvandlare
- Beamex produkter för temperaturkalibrering
Det finns en temperaturenhetsomvandlare på vår hemsida, klicka på länken nedan för att besöka den:
Ladda ner denna artikel som en PDF-fil gratis genom att klicka på bilden nedan (EN):
Vad är temperatur?
Temperatur är en intensiv storhet och beskriver energitillståndet på materia. All materia består av atomer och molekyler som är i ständig rörelse, vibrerande eller roterande. För att förenkla ett svårt ämne kan man säga att ju mer atomerna och molekylerna rör på sig, desto högre temperatur har materian. Temperaturen på ett objekt kan definieras av den genomsnittliga kinetiska energin på dess atomer och molekyler vilket är en definition på temperatur som vi kan förstå relativt lätt. Kelvin är enheten för en grundläggande fysisk storhet som kallas termodynamisk temperatur (T) och definieras sedan 2019 med Boltzmanns konstant.
Så, vad är varmt och vad är kallt?
Detta är ganska relativt så termerna ”varmt” och ”kallt” är inte särskilt exakta eller vetenskapliga. Så vi behöver ett mer specifikt sätt att visa temperaturen. Flera olika temperaturskalor och enheter har utvecklats under de senaste århundradena. Och eftersom olika skalor har använts i olika delar av världen så är flera olika skalor ännu i bruk. De faktiska specifikationerna på några av de gamla temperaturskalorna var från början inte särskilt exakta (t.ex. människans kroppstemperatur) men senare skapades specifika och exakta referenspunkter och specifikationer.
För höga temperaturer finns det egentligen ingen gräns och det är möjligt att gå upp till en väldigt hög temperatur. Exempelvis är temperaturen på solens yta 5 800 kelvin medan temperaturen inuti solen kan stiga till 13,6 miljoner kelvin.
Men för de lägre temperaturerna finns det en väldigt specifik gräns, nämligen den absoluta nollpunkten vilken är den lägsta möjliga temperaturen. Den absoluta nollpunkten är ett teoretiskt tillstånd som kanske aldrig kan uppnås. Teoretiskt sett skulle atomernas rörelse upphöra nästan helt och hållet och endast behålla kvantmekanisk nollpunktsenergi. Den absoluta nollpunkten är lika med 0 kelvin, -273,15 °C eller -459,67 °F. I yttre rymden är temperaturen ganska låg och genomsnittstemperaturen på universum är lägre än 3 kelvin.
Härnäst ska vi ta en titt på några av de vanligaste temperaturskalorna och enheterna.
Internationella temperaturskalor
Termodynamisk temperatur är väldigt svårt att mäta och fler internationella temperaturskalor för praktiska mätningar har publicerats:
- ITS-27; Internationell temperaturskala från 1927
- IPTS-48; Internationell praktisk temperaturskala från 1948
- IPTS-68; Internationell praktisk temperaturskala från 1968
- ITS-90; Internationell temperaturskala från 1990
Ytterligare skalor har också använts, till exempel PLTS-2000 för förbättrade mätningar av väldigt låga temperaturer inom området 0.9 mK...1K (Provisorisk lågtemperaturskala från 2000).
Enligt en internationell överenskommelse är den nuvarande ITS-90-skalan baserad på den tidigare nämnda termodynamiska temperaturen (T). Skalan definierar kalibreringsmetoderna för en speciell typ av termometrar på så sätt att resultaten är exakta och repeterbara i hela världen. Dessutom tror man att de numeriska värdena är så nära den faktiska termodynamiska temperaturen (T) som möjligt vid den tidpunkten. Metoderna för att realisera temperaturskalan ITS-90 inkluderar fasta punkter och funktioner för att interpolera temperaturerna mellan de fasta värdena.
De fasta punkterna i ITS-90-skalan är som följer:
Temperaturenheter
SI-enheten för temperatur – Kelvin (K)
Kelvin är basenheten för temperatur i det internationella måttenhetssystemet (SI-systemet). Förkortningen för kelvin är K (utan att lägga till ”grader” eller gradtecken). Enheten kelvin presenterades för första gången av William Thomson (Lord Kelvin) år 1848.
Kelvinskalan utvecklades ursprungligen genom att man förflyttade startpunkten på Celsiusskalan till den absoluta nollpunkten. I och med omdefinieringen av SI-systemet år 2019 har kelvinskalan definierats genom att fixera det numeriska värdet av Boltzmanns konstant till 1.380649×10−23 J⋅K−1.
Kelvin används ofta inom vetenskap och teknik. Det används dock inte så mycket i vardagen. Symbolen för kelvintemperaturen enligt ITS-90 är den versala bokstaven T90 .
Celsius (°C)
Celsius är för närvarande en härledd enhet för temperatur i SI-systemet, där kelvin är basenheten. Förkortningen för Celsius är °C (grader Celsius), och storleken på en Celsiusgrad är samma som för en kelvin. Enheten och den faktiska Celsiusskalan presenterades först av svensken Anders Celsius år 1742. De två huvudreferenspunkterna för Celsiusskalan var vattnets fryspunkt (eller isens smältpunkt), som definierades som 0 °C, och vattnets kokpunkt, som definierades som 100 °C.
Smältpunkten för is är en relativt exakt specifikation (förutsatt att man har renad is och den är ordentligt omrörd), men koktemperaturen för vatten är i praktiken inte en så exakt temperatur eftersom koktemperaturen i hög grad beror på atmosfärstrycket. Eftersom Celsius är en SI-enhet härledd från kelvin är den också kopplad till ITS-90, och dess symbol är den gemena bokstaven t90. När det gäller ITS-90 är smältpunkten för is något under 0 °C och kokpunkten för vatten vid normalt atmosfärstryck är ungefär 99,974 °C.
Storleken på en Celsiusgrad motsvarar storleken på en kelvin, och 0 K motsvarar -273,15 °C.
Celsiusenheten är bättre lämpad för vardagsbruk än kelvin och är mycket populär globalt, även om den inte används så mycket i USA. En Celsiusgrad kallas ibland också för centigrad.
Fahrenheit (°F)
Förkortningen för enheten Fahrenheit är °F. Fahrenheitskalan introducerades första gången av en holländare vid namn Gabriel Fahrenheit år 1724. De två huvudreferenspunkterna för skalan är vattnets fryspunkt som specificerats som 32 °F och temperaturen på människokroppen som är 96 °F.
I praktiken är det lätt att se att temperaturen på en människokropp inte är en väldigt exakt definition.
Nu för tiden är Fahrenheitskalan omdefinierad så att smältpunkten för is är exakt 32 °F och vattnets kokpunkt är exakt 212 °F. Temperaturen på människokroppen är cirka 98 °F på den modifierade skalan.
I många områden har Fahrenheit ersatts med Celsius som temperaturmåttenhet, men Fahrenheit används fortfarande i USA, i Karibien och även parallellt med Celsius i Australien och Storbritannien.
Rankine (°R, °Ra)
Förkortningen för Rankineskalan är °R eller °Ra. Rankineskalan presenterades av en skotte, William Rankine år 1859, alltså några år efter kelvinskalan. Referenspunkten för Rankineskalan är den absoluta nollpunkten, som är 0 °R, precis som i kelvinskalan.
Storleken på en Rankinegrad är densamma som storleken på en Fahrenheitgrad, men som tidigare nämnts är nollpunkten helt annorlunda.
Vattnets fryspunkt motsvarar 491,67 °Rankine.
Rankine är inte en allmänt använd skala. Den användes inom vissa teknikområden i USA, men NIST rekommenderar inte längre användningen av Rankine.
Réaumur (°Ré, °Re)
Réaumurskalan introducerades av Réne de Réaumur år 1730. Dess referenspunkter är vattnets fryspunkt som är 0 °Ré och vattnets kokpunkt som är 80 °Ré.
Réaumurskalan användes i vissa delar av Europa och Ryssland, men den har mestadels försvunnit under det senaste århundradet.
Omvandlingar mellan temperaturenheter
Tabellen nedan tillhandahåller beräkningsformler för att omvandla temperaturavläsningar från en enhet till en annan.
Cgs-enhet för temperatur
Förkortningen ”cgs” kommer från orden "centimeter-gram-sekund". Som dessa ord antyder är cgs-systemet en variation av det metriska systemet, men i stället för att använda meter använder det centimeter som enhet för längd och i stället för kilogram använder det gram som enhet för massa. Olika mekaniska enheter inom cgs härleds från användningen av dessa cgs-basenheter.
Cgs-systemet är ganska gammalt och har till stor del ersatts först av MKS (meter-kilogram-sekund) -systemet, som sedan har ersatts av SI-systemet. Ibland kan man ändå stöta på cgs-enheter.
Cgs-systemet har inga egna temperaturenheter, så det använder samma temperaturenheter, alltså kelvin, Celsius och Fahrenheit.
Temperaturenhetsomvandlare för enheter
Jag vet att konverteringstabellen ovan kanske inte är den enklaste att använda...
Vi har utvecklat en gratis och användarvänlig temperaturenhetsomvandlare på vår webbplats som man kan använda för att omvandla temperaturer mellan de 5 ovan listade temperaturenheterna. Förhoppningsvis kommer du att ha nytta av denna konverterare.
Här nedan är ett exempel på temperaturomvandlaren då 100 °C konverteras till andra enheter:
Ladda kostnadsfritt ner den här artikeln som en PDF genom att klicka på bilden nedan (EN):
Produkter för kalibrering av temperatur från Beamex
Ta gärna en titt på den nya temperaturkalibratorn Beamex MC6-T. Klicka på bilden nedan för mer information:
Ta gärna en titt på andra temperaturkalibratorer och produkter för temperaturkalibrering som Beamex erbjuder på sin hemsida:
Temperaturkalibrering: eLearning
Gratis eLearning-kurs om industriell temperaturkalibrering.
Bemästra temperaturkalibrering med denna kostnadsfria och omfattande eLearning-kurs från Beamex. Fördjupa dina kunskaper, besvara frågorna korrekt och få ditt certifikat!
Jag hoppas att du fann detta inlägg användbart.
Diskussion