Við hvað er Fahrenheit-kvarðinn miðaður, hvar er hann notaður og af hverju er hann notaður þar en ekki til dæmis Selsíus-kvarðinn?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Við hvað er Fahrenheit-kvarðinn miðaður, hvar er hann notaður og af hverju er hann notaður þar en ekki til dæmis Selsíus-kvarðinn?
Með þessu svari er einnig svarað spurningu Arnars Sigurðar Ellertssonar: Hvað eru -40°C mörg stig á Fahrenheit?

Fahrenheit-kvarðinn er núna aðeins notaður í Bandaríkjunum, annars staðar í heiminum notast menn við Selsíus-kvarðann í daglegu lífi en Kelvin-kvarðann í vísindum, sjá lok svarsins. Erfitt er að segja hvers vegna skalinn er enn notaður í Bandaríkjunum, en hann er eldri en Selsíus-kvarðinn og Bandaríkjamenn hafa ekki lagt í að skipta. Að minnsta kosti hefur Fahrenheit-kvarðinn enga greinilega kosti fram yfir Selsíus-kvarðann.

Fahrenheit-kvarðinn heitir eftir þýska eðlisfræðingnum Gabriel Daniel Fahrenheit (1686-1736), sem átti mikinn þátt í þróun hitamæla á sinni tíð og smíðaði einna fyrstur kvikasilfurshitamæli árið 1724. Hitamælinn kvarðaði hann með því að miða núll við frostmark saltlausnar og gefa frostmarki hreins vatns gildið 32. Önnur gildi ákvarðast sjálfkrafa því kvarðinn er að sjálfsögðu línulegur (fjöldi gráða í hlutfalli við hæð kvikasilfursúlunnar) og fékkst gildið 212 fyrir suðumark vatns.

Fahrenheit gerði nokkrar atrennur að kvörðuninni en honum segist svo frá um eina þeirra:

Með því að setja hitamælinn í blöndu af saltpétri eða sjávarsalti, ís og vatni, fæst punktur á kvarðanum sem er kallaður núll. Táknum þá stöðu með 30. Annar punktur fæst með því að nota sömu blöndu án salts. Þriðji punkturinn, sem er táknaður með 96, fæst ef hitamælinum er stungið upp í munninn til að mæla hita í heilbrigðum manni. (D.G. Fahrenheit, Phil. Trans. (London), 33, 78, 1724)

Seinna leiðrétti hann frostmark hreins vatns í 32.

Selsíuskvarðinn, sem kenndur er við sænska stjörnufræðinginn Anders Celsius (1701-1744), er miðaður við að frostmark vatns sé 0°C en suðumark 100°C við staðalaðstæður. Þar sem 180°F eru á milli frostmarks og suðumarks vatns, en 100°C, má sjá að hver gráða á fahrenheitkvarðanum er 100/180 = 5/9 af einni gráðu á Selsíus.

Hver gráða á Fahrenheit-kvarðanum er minni en hver gráða á Selsíus-kvarðanum og því er ekki nóg að draga frá eða leggja við einhverja tölu til að skipta um kvarða. Með þessum jöfnum, þar sem T_F er hitastig í gráðum á Fahrenheit og T_C er hitastig í gráðum á Selsíus, er hins vegar einfalt að umreikna milli kvarðanna:

T_F = 9/5 T_C + 32

T_C = 5/9 (T_F - 32)

Ef við viljum til dæmis vita hvað –40°C eru mörg stig á Fahrenheit setjum við einfaldlega inn í fyrri jöfnuna og fáum:

Hitastig á Fahrenheit = T_F = 9/5 * (-40) + 32 = -40°F

Af þessu sjáum við að kvarðarnir tveir skerast í -40°C = -40°F.

Þeir sem vilja spara sér ómakið að stinga inn í ofangreindar jöfnur geta nýtt sér fjölmargar vefsíður á netinu, svo sem þessa eða þessa.

Í vísindum nú á dögum er oftast notaður kelvínkvarðinn. Stigin á kelvín- og selsíuskvarðanum eru jafnstór og eini munurinn er að núll á kelvínkvarðanum er miðað við alkul en ekki frostmark vatns eins og selsíuskvarðinn. Því er 0 K = -273°C og auðveldlega má umreikna milli kvarðanna með því að draga 273 frá hitastigi sem er gefið upp kelvinum til að fá út hitastig í selsíusstigum. Takið eftir að einingin kelvín er nú skrifuð eins og hver önnur eining í alþjóðlega einingakerfinu, án gráðumerkis. Jafnframt eru notaðir íslenskir stafir (hér "í") samkvæmt tillögum Staðlaráðs.

Heimildir:

Freedman, R. A. og Kaufmann, W. J. 1998. Universe, 5. útgáfa. New York, W. H. Reeman and Company.

Á þessari síðu er fjallað allítarlega um hina ýmsu hitastigskvarða og sagt frá uppruna þeirra.

Mynd: Hitamælir - Sótt 01.06.10

...