መሰረታዊ አሃድ፡ ኬልቪን (K) - ፍፁም ዜሮን ዋቢ ያደረገ

ጥቅሞች፡ ቴርሞዳይናሚክ ስሌቶች፣ ኳንተም ሜካኒክስ፣ ስታቲስቲካዊ ፊዚክስ፣ ከሞለኪውላዊ ኃይል ጋር ቀጥተኛ ተመጣጣኝነት

አጠቃቀም፡ ሁሉም ሳይንሳዊ ምርምሮች፣ የጠፈር ምርምር፣ ክራዮጀኒክስ፣ ሱፐርኮንዳክቲቪቲ፣ የቅንጣት ፊዚክስ

• ኬልቪን (K) - ፍፁም መለኪያ

  ከ0 K ጀምሮ ፍፁም መለኪያ፤ የዲግሪው መጠን ከሴልሺየስ ጋር እኩል ነው። በጋዝ ህጎች፣ በጥቁር አካል ጨረር፣ ክራዮጀኒክስ እና ቴርሞዳይናሚክ እኩልታዎች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል
• ሴልሺየስ (°C) - በውሃ ላይ የተመሰረተ መለኪያ

  በመደበኛ ግፊት በውሃ የፊደል ሽግግሮች (0°C መყინት፣ 100°C መፍላት) ይገለጻል፤ የዲግሪው መጠን ከኬልቪን ጋር እኩል ነው። በቤተ ሙከራዎች፣ በኢንዱስትሪ እና በዓለም ዙሪያ በዕለት ተዕለት ሕይወት ውስጥ በሰፊው ጥቅም ላይ ይውላል
• ራንኪን (°R) - ፍፁም ፋራናይት

  ተመሳሳይ የዲግሪ መጠን ያለው የፋራናይት ፍፁም አቻ፤ 0°R = ፍፁም ዜሮ። በአሜሪካ ቴርሞዳይናሚክስ እና ኤሮስፔስ ምህንድስና ውስጥ የተለመደ

መሰረታዊ አሃድ፡ ፋራናይት (°F) - የሰውን ምቾት መለኪያ

ጥቅሞች፡ ለሰው ልጅ ተስማሚ ትክክለኛነት ለአየር ሁኔታ፣ የሰውነት ሙቀት ክትትል፣ የምቾት ቁጥጥር

አጠቃቀም፡ ዩናይትድ ስቴትስ፣ አንዳንድ የካሪቢያን አገሮች፣ የአየር ሁኔታ ሪፖርት፣ የህክምና መተግበሪያዎች

• ፋራናይት (°F) - የሰውን ምቾት መለኪያ

  በሰው ላይ ያተኮረ መለኪያ፡ ውሃ በ32°F ይቀዘቅዛል እና በ212°F ይፈላል (1 atm)። በአሜሪካ የአየር ሁኔታ፣ HVAC፣ ምግብ ማብሰያ እና የህክምና አውዶች ውስጥ የተለመደ
• ሬሙር (°Ré) - ታሪካዊ አውሮፓዊ

  ታሪካዊ አውሮፓዊ መለኪያ ከ0°Ré በመቀዝቀዣ እና 80°Ré በመፍላት። አሁንም በቆዩ የምግብ አዘገጃጀቶች እና በተወሰኑ ኢንዱስትሪዎች ውስጥ ይጠቀሳል
• ኒውተን (°N) - ሳይንሳዊ ታሪካዊ

  በአይዛክ ኒውተን (1701) የቀረበ ከ0°N በመቀዝቀዣ እና 33°N በመፍላት። ዛሬ በዋናነት ታሪካዊ ፍላጎት አለው

ከቴርሞሜትሮች በፊት፡ በሰው ላይ የተመሰረቱ ዘዴዎች

• የእጅ ንክኪ ሙከራ፡ የጥንት አንጥረኞች የብረትን ሙቀት በንክኪ ይለኩ ነበር - መሳሪያዎችን እና የጦር መሳሪያዎችን ለመፍጠር ወሳኝ ነበር
• የቀለም ለዪ፡ የሸክላ ዕቃ መተኮስ በእሳት ነበልባል እና በሸክላ ቀለሞች ላይ የተመሰረተ ነበር - ቀይ፣ ብርቱካናማ፣ ቢጫ፣ ነጭ እየጨመረ የሚሄድ ሙቀትን ያመለክታል
• የባህሪ ምልከታ፡ የእንስሳት ባህሪ ከአካባቢያዊ ሙቀት ጋር ይለወጣል - የስደት ዘይቤዎች፣ የእንቅልፍ ምልክቶች
• የተክል አመልካቾች፡ የቅጠል ለውጦች፣ የአበባ ዘይቤዎች እንደ የሙቀት መመሪያ - በፌኖሎጂ ላይ የተመሰረቱ የግብርና የቀን መቁጠሪያዎች
• የውሃ ሁኔታዎች፡ በረዶ፣ ፈሳሽ፣ እንፋሎት - በሁሉም ባህሎች ውስጥ የመጀመሪያዎቹ ሁለንተናዊ የሙቀት ማጣቀሻዎች

ከመሳሪያዎች በፊት ስልጣኔዎች ሙቀትን በሰው ስሜት እና በተፈጥሮ ምልክቶች ይገምቱ ነበር — የንክኪ ሙከራዎች፣ የእሳት ነበልባል እና የቁሳቁስ ቀለም፣ የእንስሳት ባህሪ እና የተክል ዑደቶች — የጥንት የሙቀት እውቀት ተጨባጭ መሰረቶችን ፈጥረዋል።

ሳይንሳዊ አብዮት፡ ሙቀትን መለካት

• 1593፡ የጋሊልዮ ቴርሞስኮፕ - በውሃ የተሞላ ቱቦ ውስጥ የአየር መስፋፋትን በመጠቀም የመጀመሪያው የሙቀት መለኪያ መሳሪያ
• 1654፡ ፈርዲናንድ II የቱስካኒ - የመጀመሪያው የታሸገ ፈሳሽ-በመስታወት ቴርሞሜትር (አልኮል)
• 1701፡ አይዛክ ኒውተን - ከ0°N በመቀዝቀዣ፣ 33°N በሰውነት ሙቀት የሙቀት መለኪያ ሀሳብ አቀረበ
• 1714፡ ገብርኤል ፋራናይት - የሜርኩሪ ቴርሞሜትር እና ደረጃውን የጠበቀ መለኪያ (32°F መቀዝቀዝ፣ 212°F መፍላት)
• 1730፡ ሬኔ ሬሙር - የአልኮል ቴርሞሜትር ከ0°r መቀዝቀዝ፣ 80°r መፍላት መለኪያ ጋር
• 1742፡ አንደር ሴልሺየስ - የሴንቲግሬድ መለኪያ ከ0°C መቀዝቀዝ፣ 100°C መፍላት (በመጀመሪያ የተገለበጠ!)
• 1743፡ ዣን-ፒየር ክሪስቲን - የሴልሺየስን መለኪያ ወደ ዘመናዊው ቅርጽ ቀይሮታል

ሳይንሳዊው አብዮት ሙቀትን ከስሜት ወደ ልኬት ለወጠው። ከጋሊልዮ ቴርሞስኮፕ እስከ ፋራናይት የሜርኩሪ ቴርሞሜትር እና የሴልሺየስ ሴንቲግሬድ መለኪያ ድረስ መሳሪያዎች በሳይንስ እና በኢንዱስትሪ ውስጥ ትክክለኛ እና ተደጋጋሚ ቴርሞሜትሪ እንዲኖር አስችለዋል።

ከአካላዊ ደረጃዎች እስከ መሰረታዊ ቋሚዎች

• 1887፡ አለም አቀፍ የክብደት እና የመለኪያ ቢሮ - የመጀመሪያው አለም አቀፍ የሙቀት ደረጃዎች
• 1927፡ አለም አቀፍ የሙቀት መለኪያ (ITS-27) - ከO₂ እስከ Au በ6 ቋሚ ነጥቦች ላይ የተመሰረተ
• 1948፡ ሴልሺየስ በይፋ 'ሴንቲግሬድን' ተካ - 9ኛው የCGPM ውሳኔ
• 1954፡ የውሃ ሶስትዮሽ ነጥብ (273.16 K) - የኬልቪን መሰረታዊ ማጣቀሻ ተብሎ ተገልጿል
• 1967፡ ኬልቪን (K) እንደ SI መሰረታዊ አሃድ ተቀባይነት አገኘ - 'ዲግሪ ኬልቪን' (°K) ይተካል
• 1990፡ ITS-90 - የአሁኑ አለም አቀፍ የሙቀት መለኪያ ከ17 ቋሚ ነጥቦች ጋር
• 2019፡ የSI ዳግም ፍቺ - ኬልቪን በቦልትዝማን ቋሚ (k_B = 1.380649×10⁻²³ J·K⁻¹) ይገለጻል

ዘመናዊ ቴርሞሜትሪ ከአካላዊ ቅርሶች ወደ መሰረታዊ ፊዚክስ ተሻሽሏል። የ2019 ዳግም ፍቺ ኬልቪንን ከቦልትዝማን ቋሚ ጋር በማያያዝ የሙቀት ልኬቶችን በቁሳዊ ደረጃዎች ላይ ሳይመሰረቱ በአጽናፈ ሰማይ ውስጥ በየትኛውም ቦታ እንዲባዙ አድርጓል።

የኬልቪን ዳግም ፍቺ ከቁሳቁስ-ተኮር ወደ ፊዚክስ-ተኮር ልኬት የፓራዳይም ለውጥን ይወክላል።

• ሁለንተናዊ ተደጋጋሚነት፡ የኳንተም ደረጃዎች ያለው ማንኛውም ቤተ ሙከራ ኬልቪንን በተናጥል ሊገነዘብ ይችላል
• የረጅም ጊዜ መረጋጋት፡ የቦልትዝማን ቋሚ አይንሸራተትም፣ አይበላሽም፣ ወይም ማከማቻ አይፈልግም
• ጽንፈኛ ሙቀቶች፡ ከናኖኬልቪን እስከ ጊጋኬልቪን ትክክለኛ ልኬቶችን ያስችላል
• የኳንተም ቴክኖሎጂ፡ የኳንተም ኮምፒዩቲንግ፣ ክራዮጀኒክስ እና ሱፐርኮንዳክቲቪቲ ምርምርን ይደግፋል
• መሰረታዊ ፊዚክስ፡ ሁሉም የSI መሰረታዊ አሃዶች አሁን በተፈጥሮ ቋሚዎች ይገለጻሉ

ለዕለታዊ አጠቃቀም ፈጣን ግምቶች፡

• C ወደ F (በግምት)፡ እጥፍ ያድርጉት፣ 30 ይጨምሩ (ለምሳሌ፡ 20°C → 40+30 = 70°F፣ ትክክለኛው፡ 68°F)
• F ወደ C (በግምት)፡ 30 ይቀንሱ፣ በሁለት ያካፍሉ (ለምሳሌ፡ 70°F → 40÷2 = 20°C፣ ትክክለኛው፡ 21°C)
• C ወደ K፡ 273 ብቻ ይጨምሩ (ወይም ለትክክለኛነት 273.15)
• K ወደ C፡ 273 ይቀንሱ (ወይም በትክክል 273.15)
• F ወደ K፡ 460 ይጨምሩ፣ በ5/9 ያባዙ (ወይም በትክክል (F+459.67)×5/9 ይጠቀሙ)

ለትክክለኛ ስሌቶች፡

• C ወደ F: F = (C × 9/5) + 32 ወይም F = (C × 1.8) + 32
• F ወደ C: C = (F - 32) × 5/9
• C ወደ K: K = C + 273.15
• K ወደ C: C = K - 273.15
• F ወደ K: K = (F + 459.67) × 5/9
• K ወደ F: F = (K × 9/5) - 459.67

እነዚህን መልህቆች በቃላቸው ይያዙ፡

• ፍፁም ዜሮ፡ 0 K = -273.15°C = -459.67°F (ዝቅተኛው ሊሆን የሚችል ሙቀት)
• ውሃ ይቀዘቅዛል፡ 273.15 K = 0°C = 32°F (1 atm ግፊት)
• የውሃ ሶስትዮሽ ነጥብ፡ 273.16 K = 0.01°C (ትክክለኛ የፍቺ ነጥብ)
• የክፍል ሙቀት፡ ~293 K = 20°C = 68°F (ምቹ የአካባቢ ሙቀት)
• የሰውነት ሙቀት፡ 310.15 K = 37°C = 98.6°F (የተለመደ የሰው እምብርት ሙቀት)
• ውሃ ይፈላል፡ 373.15 K = 100°C = 212°F (1 atm፣ የባህር ወለል)
• መካከለኛ ምድጃ፡ ~450 K = 180°C = 356°F (ጋዝ ማርክ 4)

የΔ (ዴልታ) አሃዶችን መረዳት፡

• 1°C ለውጥ = 1 K ለውጥ = 1.8°F ለውጥ = 1.8°R ለውጥ (መጠን)
• ለልዩነቶች Δ ቅድመ ቅጥያ ይጠቀሙ፡ Δ°C፣ Δ°F፣ ΔK (ፍፁም ሙቀቶች አይደሉም)
• ምሳሌ፡ ሙቀቱ ከ20°C ወደ 25°C ከጨመረ፣ ያ የΔ5°C = Δ9°F ለውጥ ነው
• በተለያዩ መለኪያዎች ውስጥ ፍፁም ሙቀቶችን በጭራሽ አይደምሩ/አይቀንሱ (20°C + 30°F ≠ 50 ምንም!)
• ለክፍተቶች፣ ኬልቪን እና ሴልሺየስ ተመሳሳይ ናቸው (1 K ክፍተት = 1°C ክፍተት)

• ኬልቪን የዲግሪ ምልክት የለውም፡ 'K' ይጻፉ እንጂ '°K' አይደለም (በ1967 ተቀይሯል)
• ፍፁም ሙቀቶችን ከልዩነቶች ጋር አያምታቱ፡ 5°C ≠ Δ5°C በአውድ ውስጥ
• ሙቀቶችን በቀጥታ መደመር/ማባዛት አይቻልም፡ 10°C × 2 ≠ 20°C ተመጣጣኝ የሙቀት ኃይል
• ራንኪን ፍፁም ፋራናይት ነው፡ 0°R = ፍፁም ዜሮ፣ 0°F አይደለም
• አሉታዊ ኬልቪን የማይቻል ነው፡ 0 K ፍፁም ዝቅተኛው ነው (የኳንተም ልዩ ሁኔታዎች ካልሆነ በስተቀር)
• ጋዝ ማርክ በምድጃ ይለያያል፡ GM4 ~180°C ነው ነገር ግን እንደ ብራንዱ ±15°C ሊሆን ይችላል
• ሴልሺየስ ≠ ሴንቲግሬድ በታሪክ፡ ሴልሺየስ በመጀመሪያ የተገለበጠ ነበር (100° መቀዝቀዝ፣ 0° መፍላት!)

• የአየር ሁኔታ፡ ቁልፍ ነጥቦችን በቃላቸው ይያዙ (0°C=መቀዝቀዝ፣ 20°C=ጥሩ፣ 30°C=ሙቅ፣ 40°C=ጽንፍ)
• ምግብ ማብሰል፡ የስጋ ውስጣዊ ሙቀቶች ለደህንነት ወሳኝ ናቸው (165°F/74°C ለዶሮ እርባታ)
• ሳይንስ፡ ለቴርሞዳይናሚክ ስሌቶች (የጋዝ ህጎች፣ ኢንትሮፒ) ሁልጊዜ ኬልቪን ይጠቀሙ
• ጉዞ፡ አሜሪካ °F ትጠቀማለች፣ አብዛኛው አለም °C ይጠቀማል - ግምታዊ ልወጣን ይወቁ
• ትኩሳት፡ መደበኛ የሰውነት ሙቀት 37°C (98.6°F)፤ ትኩሳት በ38°C (100.4°F) አካባቢ ይጀምራል
• ከፍታ፡ ከፍታ እየጨመረ ሲሄድ ውሃ በዝቅተኛ ሙቀት ይፈላል (~95°C በ2000m)

• የብረታ ብረት ማቀነባበሪያ እና ቅርጽ

  የብረት ማምረት (∼1538°C)፣ የአሎይ ቁጥጥር እና የሙቀት-ህክምና ጥምምዝ ለጥራት፣ የማይክሮ-አወቃቀር እና ለደህንነት ትክክለኛ የከፍተኛ-ሙቀት ልኬትን ይጠይቃል
• ኬሚካል እና ፔትሮኬሚካል

  ክራኪንግ፣ ሪፎርሚንግ፣ ፖሊመራይዜሽን እና የዲስቲሌሽን አምዶች ለምርት፣ ለደህንነት እና ለውጤታማነት በሰፊ ክልሎች ላይ በትክክለኛ የሙቀት መገለጫ ላይ ይመሰረታሉ
• ኤሌክትሮኒክስ እና ሴሚኮንዳክተሮች

  የእቶን አንጥረኛ (1000°C+)፣ የማስቀመጫ/የመቅረጫ መስኮቶች እና ጥብቅ የንጹህ ክፍል ቁጥጥር (±0.1°C) የላቀ የመሳሪያ አፈጻጸምን እና ምርትን ይደግፋሉ

• የሰውነት ሙቀት ክትትል

  የተለመደው የእምብርት ክልል 36.1–37.2°C፤ የትኩሳት ጣራዎች፤ ሃይፖሰርሚያ/ሃይፐርሰርሚያ አያያዝ፤ በከባድ እንክብካቤ እና በቀዶ ጥገና ውስጥ ቀጣይነት ያለው ክትትል
• የመድኃኒት ማከማቻ

  የክትባት ቀዝቃዛ ሰንሰለት (2–8°C)፣ እጅግ-ቀዝቃዛ ማቀዝቀዣዎች (እስከ −80°C)፣ እና ለሙቀት-ስሜታዊ መድሃኒቶች የጉዞ ክትትል
• የህክምና መሳሪያዎች ልኬት

  ማምከን (121°C አውቶክላቭስ)፣ ክራዮቴራፒ (−196°C ፈሳሽ ናይትሮጅን)፣ እና የምርመራ እና የህክምና መሳሪያዎች ልኬት

• ፊዚክስ እና የቁሳቁስ ሳይንስ

  ከ0 K አቅራቢያ ሱፐርኮንዳክቲቪቲ፣ ክራዮጀኒክስ፣ የፊደል ሽግግሮች፣ የፕላዝማ ፊዚክስ (ሜጋኬልቪን ክልል) እና የትክክለኛነት ሜትሮሎጂ
• የኬሚካል ምርምር

  የምላሽ ኪነቲክስ እና ሚዛን፣ የክሪስታላይዜሽን ቁጥጥር እና በሲንተሲስ እና ትንተና ወቅት የሙቀት መረጋጋት
• የጠፈር እና የአየር-ጠፈር

  የሙቀት መከላከያ ስርዓቶች፣ ክራዮጀኒክ ፕሮፔላንቶች (LH₂ በ−253°C)፣ የጠፈር መንኮራኩር የሙቀት ሚዛን እና የፕላኔቶች ከባቢ አየር ጥናቶች

• ትክክለኛ መጋገር እና ፓስትሪ

  የዳቦ ማቡካት (26–29°C)፣ የቸኮሌት ቴምፕሪንግ (31–32°C)፣ የስኳር ደረጃዎች እና ወጥ ውጤቶችን ለማግኘት የምድጃ መገለጫ አያያዝ
• የስጋ ደህንነት እና ጥራት

  ደህንነቱ የተጠበቀ ውስጣዊ ሙቀቶች (የዶሮ እርባታ 74°C፣ የበሬ 63°C)፣ ቀሪ ምግብ ማብሰል፣ የሱ-ቪድ ሠንጠረዦች እና የHACCP ተገዢነት
• የምግብ ጥበቃ እና ደህንነት

  የምግብ አደጋ ቀጠና (4–60°C)፣ ፈጣን ማቀዝቀዝ፣ የቀዝቃዛ ሰንሰለት ታማኝነት እና የበሽታ አምጪ ተህዋሲያን እድገት ቁጥጥር

°F = (°C × 9/5) + 32 ይጠቀሙ። ምሳሌ፡ 25°C → 77°F

°C = (°F − 32) × 5/9 ይጠቀሙ። ምሳሌ፡ 100°F → 37.8°C

K = °C + 273.15 ይጠቀሙ። ምሳሌ፡ 27°C → 300.15 K

K = (°F + 459.67) × 5/9 ይጠቀሙ። ምሳሌ፡ 68°F → 293.15 K

°C ፍፁም ሙቀትን ይገልጻል፤ Δ°C የሙቀት ልዩነትን (ክፍተት) ይገልጻል። 1 Δ°C ከ1 K ጋር እኩል ነው

የፋራናይት ዲግሪዎችን የሚጠቀም ፍፁም መለኪያ፡ 0°R = ፍፁም ዜሮ፤ °R = K × 9/5

273.16 K የውሃ ጠንካራ፣ ፈሳሽ እና ጋዝ ፊደሎች አብረው የሚኖሩበት፤ እንደ ቴርሞዳይናሚክ ማጣቀሻ ያገለግላል

1 eV በቦልትዝማን ቋሚ (k_B) በኩል ከ11604.51812 K ጋር ይዛመዳል። ለፕላዝማዎች እና ለከፍተኛ-ኃይል አውዶች ያገለግላል

በግምት 1.4168×10^32 K፣ የታወቀው ፊዚክስ የሚፈርስበት ንድፈ ሃሳባዊ የላይኛው ገደብ

ክፍል ~22°C (295 K)፤ የሰው አካል ~37°C (310 K)

ኬልቪን በአካላዊ ቋሚ (k_B) የተገለጸ ፍፁም ቴርሞዳይናሚክ አሃድ ነው፣ የዘፈቀደ መለኪያ አይደለም፣ ስለዚህ K (°K አይደለም) ይጠቀማል።

በኬልቪን ውስጥ ያለው ፍፁም ሙቀት አሉታዊ ሊሆን አይችልም፤ ሆኖም፣ አንዳንድ ስርዓቶች በህዝብ ተገላቢጦሽ ስሜት 'አሉታዊ ሙቀት' ያሳያሉ — እነሱ ከማንኛውም አዎንታዊ K የበለጠ ትኩስ ናቸው።