Базавая адзінка: Кельвін (K) - З прывязкай да абсалютнага нуля

Перавагі: тэрмадынамічныя разлікі, квантавая механіка, статыстычная фізіка, прамая прапарцыянальнасць малекулярнай энергіі

Выкарыстанне: усе навуковыя даследаванні, даследаванне космасу, крыягеніка, звышправоднасць, фізіка элементарных часціц

• Кельвін (K) - Абсалютная шкала

  Абсалютная шкала, якая пачынаецца з 0 К; памер градуса роўны Цэльсію. Выкарыстоўваецца ў законах газаў, выпраменьванні чорнага цела, крыягеніцы і тэрмадынамічных ураўненнях
• Цэльсій (°C) - Шкала на аснове вады

  Вызначаецца праз фазавыя пераходы вады пры стандартным ціску (0°C замярзанне, 100°C кіпенне); памер градуса роўны Кельвіну. Шырока выкарыстоўваецца ў лабараторыях, прамысловасці і паўсядзённым жыцці ва ўсім свеце
• Ранкін (°R) - Абсалютны Фарэнгейт

  Абсалютны аналаг Фарэнгейта з такім жа памерам градуса; 0°R = абсалютны нуль. Распаўсюджаны ў тэрмадынаміцы і аэракасмічнай інжынерыі ЗША

Базавая адзінка: Фарэнгейт (°F) - Шкала чалавечага камфорту

Перавагі: дакладнасць у маштабе чалавека для надвор'я, маніторынгу тэмпературы цела, кантролю камфорту

Выкарыстанне: Злучаныя Штаты, некаторыя краіны Карыбскага басейна, справаздачы аб надвор'і, медыцынскія прымяненні

• Фарэнгейт (°F) - Шкала чалавечага камфорту

  Шкала, арыентаваная на чалавека: вада замярзае пры 32°F і кіпіць пры 212°F (1 атм). Распаўсюджана ў ЗША ў кантэксце надвор'я, ацяплення, вентыляцыі і кандыцыянавання, гатавання ежы і медыцыны
• Рэамюр (°Ré) - Гістарычная еўрапейская

  Гістарычная еўрапейская шкала з 0°Ré пры замярзанні і 80°Ré пры кіпенні. Дагэтуль згадваецца ў старых рэцэптах і пэўных галінах прамысловасці
• Ньютан (°N) - Навуковая гістарычная

  Прапанавана Ісаакам Ньютанам (1701) з 0°N пры замярзанні і 33°N пры кіпенні. Сёння ўяўляе пераважна гістарычную цікавасць

Да тэрмометраў: метады, заснаваныя на чалавеку

• Тэст на дотык рукой: старажытныя кавалі ацэньвалі тэмпературу металу навобмацак - што было крытычна важна для кавання зброі і інструментаў
• Распазнаванне колеру: абпал керамікі грунтаваўся на колерах полымя і гліны - чырвоны, аранжавы, жоўты, белы паказвалі на павелічэнне цяпла
• Назіранне за паводзінамі: паводзіны жывёл мяняюцца з тэмпературай навакольнага асяроддзя - міграцыйныя шляхі, сігналы да спячкі
• Раслінныя індыкатары: змены ў лісці, характар цвіцення як паказчыкі тэмпературы - сельскагаспадарчыя календары на аснове феналогіі
• Станы вады: лёд, вадкасць, пара - самыя раннія ўніверсальныя арыенціры тэмпературы ва ўсіх культурах

Да з'яўлення прыбораў цывілізацыі ацэньвалі тэмпературу з дапамогай чалавечых пачуццяў і прыродных прыкмет — тактыльных тэстаў, колеру полымя і матэрыялаў, паводзін жывёл і цыклаў раслін — што заклала эмпірычныя асновы ранніх ведаў пра цяпло.

Навуковая рэвалюцыя: колькасная ацэнка тэмпературы

• 1593: Тэрмаскоп Галілея - першая прылада для вымярэння тэмпературы, якая выкарыстоўвала пашырэнне паветра ў трубцы, запоўненай вадой
• 1654: Фердынанд II Тасканскі - першы герметычны вадкасны тэрмометр у шкле (спіртавы)
• 1701: Ісаак Ньютан - прапанаваў тэмпературную шкалу з 0°N пры замярзанні, 33°N пры тэмпературы цела
• 1714: Габрыэль Фарэнгейт - ртутны тэрмометр і стандартызаваная шкала (32°F замярзанне, 212°F кіпенне)
• 1730: Рэнэ Рэамюр - спіртавы тэрмометр са шкалой 0°r замярзанне, 80°r кіпенне
• 1742: Андэрс Цэльсій - шкала Цэльсія з 0°C замярзанне, 100°C кіпенне (першапачаткова перавернутая!)
• 1743: Жан-П'ер Крыстэн - перавярнуў шкалу Цэльсія ў сучасны выгляд

Навуковая рэвалюцыя ператварыла тэмпературу з адчування ў вымярэнне. Ад тэрмаскопа Галілея да ртутнага тэрмометра Фарэнгейта і шкалы Цэльсія, прыборы дазволілі праводзіць дакладныя, паўтаральныя вымярэнні тэмпературы ў навуцы і прамысловасці.

Ад фізічных стандартаў да фундаментальных канстант

• 1887: Міжнароднае бюро мер і ваг - першыя міжнародныя тэмпературныя стандарты
• 1927: Міжнародная тэмпературная шкала (ITS-27) - заснавана на 6 фіксаваных кропках ад O₂ да Au
• 1948: Цэльсій афіцыйна замяняе «сантыград» - 9-я рэзалюцыя CGPM
• 1954: Трайная кропка вады (273.16 К) - вызначана як фундаментальная апорная кропка Кельвіна
• 1967: Кельвін (К) прыняты як асноўная адзінка СІ - замяняе «градус Кельвіна» (°К)
• 1990: ITS-90 - бягучая міжнародная тэмпературная шкала з 17 фіксаванымі кропкамі
• 2019: Перавызначэнне СІ - Кельвін вызначаецца пастаяннай Больцмана (k_B = 1.380649×10⁻²³ Дж·К⁻¹)

Сучасная тэрмаметрыя эвалюцыянавала ад фізічных артэфактаў да фундаментальнай фізікі. Перавызначэнне 2019 года прывязала Кельвін да пастаяннай Больцмана, зрабіўшы вымярэнні тэмпературы ўзнаўляльнымі ў любой кропцы сусвету без апоры на матэрыяльныя стандарты.

Перавызначэнне Кельвіна ўяўляе сабой змену парадыгмы ад вымярэнняў, заснаваных на матэрыялах, да вымярэнняў, заснаваных на фізіцы.

• Універсальная ўзнаўляльнасць: любая лабараторыя з квантавымі стандартамі можа рэалізаваць Кельвін незалежна
• Доўгатэрміновая стабільнасць: пастаянная Больцмана не дрэйфуе, не дэградуе і не патрабуе захоўвання
• Экстрэмальныя тэмпературы: дазваляе праводзіць дакладныя вымярэнні ад нанакельвінаў да гігакельвінаў
• Квантавыя тэхналогіі: падтрымлівае даследаванні ў галіне квантавых вылічэнняў, крыягенікі і звышправоднасці
• Фундаментальная фізіка: усе асноўныя адзінкі СІ цяпер вызначаюцца праз канстанты прыроды

Хуткія прыблізныя разлікі для штодзённага выкарыстання:

• З C у F (прыблізна): падвоіць, дадаць 30 (напрыклад, 20°C → 40+30 = 70°F, фактычна: 68°F)
• З F у C (прыблізна): адняць 30, падзяліць напалову (напрыклад, 70°F → 40÷2 = 20°C, фактычна: 21°C)
• З C у K: проста дадаць 273 (або дакладна 273.15 для дакладнасці)
• З K у C: адняць 273 (або дакладна 273.15)
• З F у K: дадаць 460, памножыць на 5/9 (або выкарыстоўваць (F+459.67)×5/9 для дакладнасці)

Для дакладных разлікаў:

• З C у F: F = (C × 9/5) + 32 або F = (C × 1.8) + 32
• З F у C: C = (F - 32) × 5/9
• З C у K: K = C + 273.15
• З K у C: C = K - 273.15
• З F у K: K = (F + 459.67) × 5/9
• З K у F: F = (K × 9/5) - 459.67

Запомніце гэтыя арыенціры:

• Абсалютны нуль: 0 К = -273.15°C = -459.67°F (самая нізкая магчымая тэмпература)
• Вада замярзае: 273.15 К = 0°C = 32°F (ціск 1 атм)
• Трайная кропка вады: 273.16 К = 0.01°C (дакладная кропка вызначэння)
• Пакаёвая тэмпература: ~293 К = 20°C = 68°F (камфортная тэмпература навакольнага асяроддзя)
• Тэмпература цела: 310.15 К = 37°C = 98.6°F (нармальная ўнутраная тэмпература чалавека)
• Вада кіпіць: 373.15 К = 100°C = 212°F (1 атм, на ўзроўні мора)
• Умераная духоўка: ~450 К = 180°C = 356°F (Газавая марка 4)

Разуменне адзінак Δ (дэльта):

• Змена на 1°C = змена на 1 K = змена на 1.8°F = змена на 1.8°R (велічыня)
• Выкарыстоўвайце прэфікс Δ для розніц: Δ°C, Δ°F, ΔK (не абсалютныя тэмпературы)
• Прыклад: калі тэмпература павышаецца з 20°C да 25°C, гэта змена на Δ5°C = Δ9°F
• Ніколі не складайце/адымайце абсалютныя тэмпературы ў розных шкалах (20°C + 30°F ≠ 50 чаго-небудзь!)
• Для інтэрвалаў Кельвін і Цэльсій ідэнтычныя (1 К інтэрвал = 1°C інтэрвал)

• У Кельвіна НЯМА знака градуса: пішыце «К», а не «°К» (зменена ў 1967 г.)
• Не блытайце абсалютныя тэмпературы з розніцамі: 5°C ≠ Δ5°C у кантэксце
• Нельга непасрэдна складаць/множыць тэмпературы: 10°C × 2 ≠ эквівалентная цеплавая энергія 20°C
• Ранкін - гэта абсалютны Фарэнгейт: 0°R = абсалютны нуль, а НЕ 0°F
• Адмоўны Кельвін немагчымы: 0 К - гэта абсалютны мінімум (за выключэннем квантавых выключэнняў)
• Газавая марка залежыць ад духоўкі: GM4 - гэта ~180°C, але можа быць ±15°C у залежнасці ад маркі
• Цэльсій ≠ Сантыград гістарычна: шкала Цэльсія першапачаткова была перавернутая (100° замярзанне, 0° кіпенне!)

• Надвор'е: запомніце ключавыя кропкі (0°C=замярзанне, 20°C=прыемна, 30°C=горача, 40°C=экстрэмальна)
• Гатаванне ежы: унутраная тэмпература мяса крытычна важная для бяспекі (165°F/74°C для птушкі)
• Навука: заўсёды выкарыстоўвайце Кельвін для тэрмадынамічных разлікаў (законы газаў, энтрапія)
• Падарожжы: ЗША выкарыстоўвае °F, большасць свету выкарыстоўвае °C - ведайце прыблізнае пераўтварэнне
• Ліхаманка: нармальная тэмпература цела 37°C (98.6°F); ліхаманка пачынаецца прыкладна з 38°C (100.4°F)
• Вышыня: вада кіпіць пры больш нізкіх тэмпературах з павелічэннем вышыні (~95°C на 2000 м)

• Апрацоўка металаў і каванне

  Вытворчасць сталі (∼1538°C), кантроль сплаваў і крывыя тэрмаапрацоўкі патрабуюць дакладнага вымярэння высокіх тэмператур для забеспячэння якасці, мікраструктуры і бяспекі
• Хімічная і нафтахімічная прамысловасць

  Крэкінг, рыформінг, полімерызацыя і рэктыфікацыйныя калоны залежаць ад дакладнага прафілявання тэмпературы для забеспячэння выхаду, бяспекі і эфектыўнасці ў шырокім дыяпазоне
• Электроніка і паўправаднікі

  Адпал у печы (1000°C+), вокны напылення/траўлення і жорсткі кантроль у чыстых памяшканнях (±0.1°C) ляжаць у аснове прадукцыйнасці і выхаду сучасных прылад

• Маніторынг тэмпературы цела

  Нармальны дыяпазон унутранай тэмпературы 36.1–37.2°C; парогі ліхаманкі; лячэнне гіпатэрміі/гіпертэрміі; бесперапынны маніторынг у рэанімацыі і хірургіі
• Захоўванне фармацэўтычных прэпаратаў

  Халодны ланцуг вакцын (2–8°C), ультрахалодныя маразільнікі (да −80°C) і адсочванне адхіленняў для адчувальных да тэмпературы лекаў
• Каліброўка медыцынскага абсталявання

  Стэрэлізацыя (аўтаклавы пры 121°C), крыятэрапія (−196°C вадкі азот) і каліброўка дыягнастычнага і тэрапеўтычнага абсталявання

• Фізіка і матэрыялазнаўства

  Звышправоднасць каля 0 К, крыягеніка, фазавыя пераходы, фізіка плазмы (дыяпазон мегакельвінаў) і дакладная метралогія
• Хімічныя даследаванні

  Кінетыка і раўнавага рэакцый, кантроль крышталізацыі і тэрмічная стабільнасць падчас сінтэзу і аналізу
• Космас і аэракасмічная галіна

  Сістэмы цеплавой абароны, крыягенныя палівы (LH₂ пры −253°C), цеплавы баланс касмічных апаратаў і даследаванні планетных атмасфер

• Дакладная выпечка і кандытарскія вырабы

  Расстойка хлеба (26–29°C), тэхніка тэмперавання шакаладу (31–32°C), стадыі цукру і кіраванне профілем духоўкі для стабільных вынікаў
• Бяспека і якасць мяса

  Бяспечныя ўнутраныя тэмпературы (птушка 74°C, ялавічына 63°C), рэшткавае гатаванне, табліцы су-від і адпаведнасць HACCP
• Кансервацыя і бяспека харчовых прадуктаў

  Небяспечная зона тэмператур для ежы (4–60°C), хуткае астуджэнне, цэласнасць халоднага ланцуга і кантроль росту патагенаў

Выкарыстоўвайце °F = (°C × 9/5) + 32. Прыклад: 25°C → 77°F

Выкарыстоўвайце °C = (°F − 32) × 5/9. Прыклад: 100°F → 37.8°C

Выкарыстоўвайце K = °C + 273.15. Прыклад: 27°C → 300.15 K

Выкарыстоўвайце K = (°F + 459.67) × 5/9. Прыклад: 68°F → 293.15 K

°C выражае абсалютную тэмпературу; Δ°C выражае розніцу тэмператур (інтэрвал). 1 Δ°C роўны 1 K

Абсалютная шкала, якая выкарыстоўвае градусы Фарэнгейта: 0°R = абсалютны нуль; °R = K × 9/5

273.16 К, дзе суіснуюць цвёрдая, вадкая і газападобная фазы вады; выкарыстоўваецца як тэрмадынамічны арыенцір

1 эВ адпавядае 11604.51812 К праз пастаянную Больцмана (k_B). Выкарыстоўваецца для плазмы і ў кантэксце высокіх энергій

Прыкладна 1.4168×10^32 К, тэарэтычная верхняя мяжа, дзе вядомая фізіка перастае працаваць

Пакаёвая ~22°C (295 К); цела чалавека ~37°C (310 К)

Кельвін - гэта абсалютная тэрмадынамічная адзінка, вызначаная праз фізічную канстанту (k_B), а не адвольную шкалу, таму яна выкарыстоўвае K (а не °K).

Абсалютная тэмпература ў Кельвінах не можа быць адмоўнай; аднак, некаторыя сістэмы праяўляюць «адмоўную тэмпературу» ў сэнсе інверсіі засялення — яны гарачэйшыя за любы станоўчы К.