Βασική Μονάδα: Κέλβιν (K) - Με Αναφορά στο Απόλυτο Μηδέν

Πλεονεκτήματα: θερμοδυναμικοί υπολογισμοί, κβαντομηχανική, στατιστική φυσική, άμεση αναλογικότητα με τη μοριακή ενέργεια

Χρήση: όλες οι επιστημονικές έρευνες, η εξερεύνηση του διαστήματος, η κρυογονική, η υπεραγωγιμότητα, η σωματιδιακή φυσική

• Κέλβιν (K) - Απόλυτη Κλίμακα

  Απόλυτη κλίμακα που ξεκινά από το 0 Κ· το μέγεθος του βαθμού ισούται με του Κελσίου. Χρησιμοποιείται στους νόμους των αερίων, την ακτινοβολία μέλανος σώματος, την κρυογονική και τις θερμοδυναμικές εξισώσεις
• Κελσίου (°C) - Κλίμακα Βασισμένη στο Νερό

  Ορίζεται μέσω των μεταβάσεων φάσης του νερού σε κανονική πίεση (0°C πήξη, 100°C βρασμός)· το μέγεθος του βαθμού ισούται με του Κέλβιν. Χρησιμοποιείται ευρέως σε εργαστήρια, βιομηχανία και καθημερινή ζωή παγκοσμίως
• Ράνκιν (°R) - Απόλυτο Φαρενάιτ

  Το απόλυτο αντίστοιχο του Φαρενάιτ με το ίδιο μέγεθος βαθμού· 0°R = απόλυτο μηδέν. Κοινό στη θερμοδυναμική και την αεροδιαστημική μηχανική των ΗΠΑ

Βασική Μονάδα: Φαρενάιτ (°F) - Κλίμακα Ανθρώπινης Άνεσης

Πλεονεκτήματα: ακρίβεια ανθρώπινης κλίμακας για τον καιρό, παρακολούθηση της θερμοκρασίας του σώματος, έλεγχος της άνεσης

Χρήση: Ηνωμένες Πολιτείες, ορισμένα έθνη της Καραϊβικής, δελτία καιρού, ιατρικές εφαρμογές

• Φαρενάιτ (°F) - Κλίμακα Ανθρώπινης Άνεσης

  Κλίμακα προσανατολισμένη στον άνθρωπο: το νερό παγώνει στους 32°F και βράζει στους 212°F (1 atm). Κοινή στις ΗΠΑ σε μετεωρολογικά, HVAC, μαγειρικά και ιατρικά πλαίσια
• Ρεωμύρου (°Ré) - Ιστορική Ευρωπαϊκή

  Ιστορική ευρωπαϊκή κλίμακα με 0°Ré στην πήξη και 80°Ré στον βρασμό. Αναφέρεται ακόμα σε παλιές συνταγές και ορισμένες βιομηχανίες
• Νεύτωνα (°N) - Επιστημονική Ιστορική

  Προτάθηκε από τον Ισαάκ Νεύτωνα (1701) με 0°N στην πήξη και 33°N στον βρασμό. Σήμερα έχει κυρίως ιστορικό ενδιαφέρον

Πριν από τα Θερμόμετρα: Μέθοδοι Βασισμένες στον Άνθρωπο

• Δοκιμή με την αφή του χεριού: Οι αρχαίοι σιδηρουργοί μετρούσαν τη θερμοκρασία του μετάλλου με την αφή - κρίσιμο για τη σφυρηλάτηση όπλων και εργαλείων
• Αναγνώριση χρώματος: Το ψήσιμο της κεραμικής βασιζόταν στα χρώματα της φλόγας και του πηλού - κόκκινο, πορτοκαλί, κίτρινο, λευκό υποδείκνυαν αυξανόμενη θερμότητα
• Παρατήρηση συμπεριφοράς: Η συμπεριφορά των ζώων αλλάζει με τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος - μεταναστευτικά πρότυπα, ενδείξεις χειμερίας νάρκης
• Φυτικοί δείκτες: Αλλαγές στα φύλλα, πρότυπα ανθοφορίας ως οδηγοί θερμοκρασίας - γεωργικά ημερολόγια βασισμένα στη φαινολογία
• Καταστάσεις του νερού: Πάγος, υγρό, ατμός - οι αρχαιότερες παγκόσμιες αναφορές θερμοκρασίας σε όλους τους πολιτισμούς

Πριν από τα όργανα, οι πολιτισμοί εκτιμούσαν τη θερμοκρασία μέσω των ανθρώπινων αισθήσεων και των φυσικών ενδείξεων — απτικές δοκιμές, χρώμα της φλόγας και των υλικών, συμπεριφορά των ζώων και κύκλοι των φυτών — διαμορφώνοντας τα εμπειρικά θεμέλια της πρώιμης θερμικής γνώσης.

Επιστημονική Επανάσταση: Ποσοτικοποιώντας τη Θερμοκρασία

• 1593: Θερμοσκόπιο του Γαλιλαίου - Πρώτη συσκευή μέτρησης της θερμοκρασίας που χρησιμοποιεί τη διαστολή του αέρα σε ένα σωλήνα γεμάτο νερό
• 1654: Φερδινάνδος Β' της Τοσκάνης - Πρώτο σφραγισμένο θερμόμετρο υγρού σε γυαλί (αλκοόλη)
• 1701: Ισαάκ Νεύτων - Πρότεινε μια κλίμακα θερμοκρασίας με 0°N στην πήξη, 33°N στη θερμοκρασία του σώματος
• 1714: Γκάμπριελ Φαρενάιτ - Θερμόμετρο υδραργύρου και τυποποιημένη κλίμακα (32°F πήξη, 212°F βρασμός)
• 1730: Ρενέ Ρεωμύρου - Θερμόμετρο αλκοόλης με κλίμακα 0°r πήξη, 80°r βρασμός
• 1742: Άντερς Κέλσιος - Κλίμακα εκατοντάβαθμη με 0°C πήξη, 100°C βρασμό (αρχικά ανεστραμμένη!)
• 1743: Ζαν-Πιερ Κριστέν - Ανέστρεψε την κλίμακα Κελσίου στη σύγχρονη μορφή της

Η επιστημονική επανάσταση μετέτρεψε τη θερμοκρασία από αίσθηση σε μέτρηση. Από το θερμοσκόπιο του Γαλιλαίου έως το θερμόμετρο υδραργύρου του Φαρενάιτ και την εκατοντάβαθμη κλίμακα του Κελσίου, η οργανολογία επέτρεψε την ακριβή, επαναλήψιμη θερμομετρία σε όλη την επιστήμη και τη βιομηχανία.

Από τα Φυσικά Πρότυπα στις Θεμελιώδεις Σταθερές

• 1887: Διεθνές Γραφείο Μέτρων και Σταθμών - Πρώτα διεθνή πρότυπα θερμοκρασίας
• 1927: Διεθνής Κλίμακα Θερμοκρασίας (ITS-27) - Βασισμένη σε 6 σταθερά σημεία από το O₂ έως τον Au
• 1948: Ο Κέλσιος αντικαθιστά επίσημα το «εκατοντάβαθμο» - 9η απόφαση της CGPM
• 1954: Τριπλό σημείο του νερού (273.16 K) - Ορίζεται ως η θεμελιώδης αναφορά του Κέλβιν
• 1967: Το Κέλβιν (K) υιοθετείται ως βασική μονάδα του SI - Αντικαθιστά τον «βαθμό Κέλβιν» (°K)
• 1990: ITS-90 - Η τρέχουσα διεθνής κλίμακα θερμοκρασίας με 17 σταθερά σημεία
• 2019: Επαναπροσδιορισμός του SI - Το Κέλβιν ορίζεται από τη σταθερά του Boltzmann (k_B = 1.380649×10⁻²³ J·K⁻¹)

Η σύγχρονη θερμομετρία εξελίχθηκε από τα φυσικά τεχνουργήματα στη θεμελιώδη φυσική. Ο επαναπροσδιορισμός του 2019 προσάρμοσε το Κέλβιν στη σταθερά του Boltzmann, καθιστώντας τις μετρήσεις θερμοκρασίας αναπαραγώγιμες οπουδήποτε στο σύμπαν χωρίς να βασίζονται σε υλικά πρότυπα.

Ο επαναπροσδιορισμός του Κέλβιν αντιπροσωπεύει μια αλλαγή παραδείγματος από τη μέτρηση που βασίζεται σε υλικά σε αυτή που βασίζεται στη φυσική.

• Παγκόσμια Αναπαραγωγιμότητα: Οποιοδήποτε εργαστήριο με κβαντικά πρότυπα μπορεί να υλοποιήσει το Κέλβιν ανεξάρτητα
• Μακροπρόθεσμη Σταθερότητα: Η σταθερά του Boltzmann δεν μεταβάλλεται, δεν υποβαθμίζεται και δεν απαιτεί αποθήκευση
• Ακραίες Θερμοκρασίες: Επιτρέπει ακριβείς μετρήσεις από νανοκέλβιν έως γιγακέλβιν
• Κβαντική Τεχνολογία: Υποστηρίζει την έρευνα στην κβαντική υπολογιστική, την κρυογονική και την υπεραγωγιμότητα
• Θεμελιώδης Φυσική: Όλες οι βασικές μονάδες του SI ορίζονται πλέον από σταθερές της φύσης

Γρήγορες προσεγγίσεις για καθημερινή χρήση:

• C σε F (πρόχειρα): Διπλασιάστε το, προσθέστε 30 (π.χ., 20°C → 40+30 = 70°F, στην πραγματικότητα: 68°F)
• F σε C (πρόχειρα): Αφαιρέστε 30, διαιρέστε διά δύο (π.χ., 70°F → 40÷2 = 20°C, στην πραγματικότητα: 21°C)
• C σε K: Απλώς προσθέστε 273 (ή ακριβώς 273.15 για ακρίβεια)
• K σε C: Αφαιρέστε 273 (ή ακριβώς 273.15)
• F σε K: Προσθέστε 460, πολλαπλασιάστε με 5/9 (ή χρησιμοποιήστε (F+459.67)×5/9 για ακρίβεια)

Για ακριβείς υπολογισμούς:

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

Απομνημονεύστε αυτά τα σημεία αναφοράς:

• Απόλυτο μηδέν: 0 K = -273.15°C = -459.67°F (η χαμηλότερη δυνατή θερμοκρασία)
• Το νερό παγώνει: 273.15 K = 0°C = 32°F (πίεση 1 atm)
• Τριπλό σημείο του νερού: 273.16 K = 0.01°C (ακριβές σημείο ορισμού)
• Θερμοκρασία δωματίου: ~293 K = 20°C = 68°F (άνετη θερμοκρασία περιβάλλοντος)
• Θερμοκρασία σώματος: 310.15 K = 37°C = 98.6°F (φυσιολογική θερμοκρασία πυρήνα του ανθρώπου)
• Το νερό βράζει: 373.15 K = 100°C = 212°F (1 atm, στο επίπεδο της θάλασσας)
• Μέτριος φούρνος: ~450 K = 180°C = 356°F (Gas Mark 4)

Κατανόηση των μονάδων Δ (δέλτα):

• 1°C αλλαγή = 1 K αλλαγή = 1.8°F αλλαγή = 1.8°R αλλαγή (μέγεθος)
• Χρησιμοποιήστε το πρόθεμα Δ για διαφορές: Δ°C, Δ°F, ΔK (όχι απόλυτες θερμοκρασίες)
• Παράδειγμα: Αν η θερμοκρασία ανέβει από 20°C σε 25°C, αυτή είναι μια αλλαγή Δ5°C = Δ9°F
• Ποτέ μην προσθέτετε/αφαιρείτε απόλυτες θερμοκρασίες σε διαφορετικές κλίμακες (20°C + 30°F ≠ 50 τίποτα!)
• Για διαστήματα, το Κέλβιν και ο Κελσίου είναι πανομοιότυπα (1 Κ διάστημα = 1°C διάστημα)

• Το Κέλβιν ΔΕΝ έχει σύμβολο βαθμού: Γράψτε «K», όχι «°K» (άλλαξε το 1967)
• Μην συγχέετε τις απόλυτες θερμοκρασίες με τις διαφορές: 5°C ≠ Δ5°C στο πλαίσιο
• Δεν μπορείτε να προσθέσετε/πολλαπλασιάσετε απευθείας τις θερμοκρασίες: 10°C × 2 ≠ 20°C ισοδύναμη θερμική ενέργεια
• Το Ράνκιν είναι απόλυτο Φαρενάιτ: 0°R = απόλυτο μηδέν, ΟΧΙ 0°F
• Το αρνητικό Κέλβιν είναι αδύνατο: το 0 K είναι το απόλυτο ελάχιστο (εκτός από κβαντικές εξαιρέσεις)
• Το Gas Mark ποικίλλει ανάλογα με τον φούρνο: το GM4 είναι ~180°C αλλά μπορεί να είναι ±15°C ανάλογα με τη μάρκα
• Ιστορικά, Κελσίου ≠ Εκατοντάβαθμο: η κλίμακα Κελσίου ήταν αρχικά ανεστραμμένη (100° πήξη, 0° βρασμός!)

• Καιρός: απομνημονεύστε βασικά σημεία (0°C=πάγος, 20°C=ευχάριστα, 30°C=ζέστη, 40°C=ακραία)
• Μαγείρεμα: οι εσωτερικές θερμοκρασίες του κρέατος είναι κρίσιμες για την ασφάλεια (165°F/74°C για τα πουλερικά)
• Επιστήμη: χρησιμοποιείτε πάντα Κέλβιν για θερμοδυναμικούς υπολογισμούς (νόμοι των αερίων, εντροπία)
• Ταξίδια: οι ΗΠΑ χρησιμοποιούν °F, το μεγαλύτερο μέρος του κόσμου χρησιμοποιεί °C - γνωρίζετε τη χονδρική μετατροπή
• Πυρετός: η φυσιολογική θερμοκρασία του σώματος είναι 37°C (98.6°F)· ο πυρετός ξεκινά περίπου στους 38°C (100.4°F)
• Υψόμετρο: το νερό βράζει σε χαμηλότερες θερμοκρασίες καθώς αυξάνεται το υψόμετρο (~95°C στα 2000μ)

• Επεξεργασία & Σφυρηλάτηση Μετάλλων

  Η χαλυβουργία (∼1538°C), ο έλεγχος κραμάτων και οι καμπύλες θερμικής κατεργασίας απαιτούν ακριβή μέτρηση υψηλών θερμοκρασιών για την ποιότητα, τη μικροδομή και την ασφάλεια
• Χημική & Πετροχημική Βιομηχανία

  Η πυρόλυση, η αναμόρφωση, ο πολυμερισμός και οι στήλες απόσταξης βασίζονται σε ακριβή προφίλ θερμοκρασίας για την απόδοση, την ασφάλεια και την αποτελεσματικότητα σε ευρεία κλίμακα
• Ηλεκτρονικά & Ημιαγωγοί

  Η ανόπτηση σε κλίβανο (1000°C+), τα παράθυρα εναπόθεσης/χάραξης και ο αυστηρός έλεγχος των καθαρών δωματίων (±0.1°C) αποτελούν τη βάση για την απόδοση και την απόδοση των προηγμένων συσκευών

• Παρακολούθηση της Θερμοκρασίας του Σώματος

  Φυσιολογικό εύρος θερμοκρασίας πυρήνα 36.1–37.2°C· όρια πυρετού· διαχείριση υποθερμίας/υπερθερμίας· συνεχής παρακολούθηση στην εντατική θεραπεία και τη χειρουργική
• Αποθήκευση Φαρμακευτικών Προϊόντων

  Ψυκτική αλυσίδα εμβολίων (2–8°C), καταψύκτες υπερψύξης (έως −80°C) και παρακολούθηση αποκλίσεων για φάρμακα ευαίσθητα στη θερμοκρασία
• Βαθμονόμηση Ιατρικού Εξοπλισμού

  Αποστείρωση (αυτόκλειστα στους 121°C), κρυοθεραπεία (−196°C υγρό άζωτο) και βαθμονόμηση διαγνωστικών και θεραπευτικών συσκευών

• Φυσική & Επιστήμη των Υλικών

  Υπεραγωγιμότητα κοντά στο 0 K, κρυογονική, μεταβάσεις φάσης, φυσική πλάσματος (περιοχή μεγακέλβιν) και μετρολογία ακριβείας
• Χημική Έρευνα

  Κινητική και ισορροπία αντιδράσεων, έλεγχος κρυστάλλωσης και θερμική σταθερότητα κατά τη σύνθεση και την ανάλυση
• Διάστημα & Αεροδιαστημική

  Συστήματα θερμικής προστασίας, κρυογονικά προωθητικά (LH₂ στους −253°C), θερμική ισορροπία διαστημοπλοίων και μελέτες πλανητικών ατμοσφαιρών

• Ακριβής Ζαχαροπλαστική & Αρτοποιία

  Φούσκωμα του ψωμιού (26–29°C), στρωμάτωση της σοκολάτας (31–32°C), στάδια της ζάχαρης και διαχείριση του προφίλ του φούρνου για σταθερά αποτελέσματα
• Ασφάλεια & Ποιότητα Κρέατος

  Ασφαλείς εσωτερικές θερμοκρασίες (πουλερικά 74°C, βόειο κρέας 63°C), μαγείρεμα μεταφοράς, πίνακες sous-vide και συμμόρφωση με το HACCP
• Συντήρηση & Ασφάλεια Τροφίμων

  Επικίνδυνη ζώνη τροφίμων (4–60°C), γρήγορη ψύξη, ακεραιότητα της ψυκτικής αλυσίδας και έλεγχος της ανάπτυξης παθογόνων

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

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

Χρησιμοποιήστε K = °C + 273.15. Παράδειγμα: 27°C → 300.15 K

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

Το °C εκφράζει την απόλυτη θερμοκρασία· το Δ°C εκφράζει μια διαφορά θερμοκρασίας (διάστημα). 1 Δ°C ισούται με 1 K

Μια απόλυτη κλίμακα που χρησιμοποιεί βαθμούς Φαρενάιτ: 0°R = απόλυτο μηδέν· °R = K × 9/5

273.16 K όπου συνυπάρχουν οι στερεές, υγρές και αέριες φάσεις του νερού· χρησιμοποιείται ως θερμοδυναμική αναφορά

1 eV αντιστοιχεί σε 11604.51812 K μέσω της σταθεράς του Boltzmann (k_B). Χρησιμοποιείται για πλάσματα και πλαίσια υψηλής ενέργειας

Περίπου 1.4168×10^32 K, ένα θεωρητικό ανώτατο όριο όπου η γνωστή φυσική καταρρέει

Δωμάτιο ~22°C (295 K)· ανθρώπινο σώμα ~37°C (310 K)

Το Κέλβιν είναι μια απόλυτη θερμοδυναμική μονάδα που ορίζεται μέσω μιας φυσικής σταθεράς (k_B), όχι μια αυθαίρετη κλίμακα, οπότε χρησιμοποιεί το K (όχι το °K).

Η απόλυτη θερμοκρασία σε Κέλβιν δεν μπορεί να είναι αρνητική· ωστόσο, ορισμένα συστήματα εμφανίζουν «αρνητική θερμοκρασία» με την έννοια της αναστροφής πληθυσμού — είναι θερμότερα από οποιοδήποτε θετικό K.