مبدل دما
از صفر مطلق تا هستههای ستارهای: تسلط بر تمام مقیاسهای دما
دما همه چیز را کنترل میکند، از مکانیک کوانتومی تا همجوشی ستارهای، از فرآیندهای صنعتی تا راحتی روزمره. این راهنمای معتبر تمام مقیاسهای اصلی (کلوین، سلسیوس، فارنهایت، رانکین، رئومور، دلیسل، نیوتن، رومر)، تفاوتهای دما (Δ°C، Δ°F، Δ°R)، حدهای علمی (mK، μK، nK، eV) و نقاط مرجع عملی را پوشش میدهد — برای وضوح، دقت و بهینهسازی موتورهای جستجو بهینه شده است.
آنچه میتوانید تبدیل کنید
این مبدل بیش از ۳۰ واحد دما را پشتیبانی میکند، از جمله مقیاسهای مطلق (کلوین، رانکین)، مقیاسهای نسبی (سلسیوس، فارنهایت)، مقیاسهای تاریخی (رئومور، دلیسل، نیوتن، رومر)، واحدهای علمی (از میلیکلوین تا مگاکلوین، الکترونولت)، تفاوتهای دما (Δ°C، Δ°F) و مقیاسهای آشپزی (درجه گاز). به طور دقیق در تمام اندازهگیریهای دمای ترمودینامیکی، علمی و روزمره تبدیل کنید.
مقیاسهای دمایی بنیادی
کلوین (K) - مقیاس دمای مطلق
واحد پایه SI برای دمای ترمودینامیکی. از سال ۲۰۱۹، کلوین با ثابت کردن ثابت بولتزمن (k_B = 1.380649×10⁻²³ J·K⁻¹) تعریف میشود. این یک مقیاس مطلق با صفر کلوین در صفر مطلق است که برای ترمودینامیک، سرماشناسی، مکانیک آماری و محاسبات علمی دقیق بنیادی است.
مقیاسهای علمی (مطلق)
واحد پایه: کلوین (K) - با ارجاع به صفر مطلق
مزایا: محاسبات ترمودینامیکی، مکانیک کوانتومی، فیزیک آماری، تناسب مستقیم با انرژی مولکولی
کاربرد: تمام تحقیقات علمی، اکتشافات فضایی، سرماشناسی، ابررسانایی، فیزیک ذرات
- کلوین (K) - مقیاس مطلقمقیاس مطلق که از صفر کلوین شروع میشود؛ اندازه درجه برابر با سلسیوس است. در قوانین گازها، تابش جسم سیاه، سرماشناسی و معادلات ترمودینامیکی استفاده میشود
- سلسیوس (°C) - مقیاس مبتنی بر آباز طریق گذار فاز آب در فشار استاندارد تعریف میشود (۰°C انجماد، ۱۰۰°C جوش)؛ اندازه درجه برابر با کلوین است. به طور گسترده در آزمایشگاهها، صنعت و زندگی روزمره در سراسر جهان استفاده میشود
- رانکین (°R) - فارنهایت مطلقهمتای مطلق فارنهایت با همان اندازه درجه؛ صفر رانکین برابر با صفر مطلق است. در ترمودینامیک و مهندسی هوافضای ایالات متحده رایج است
مقیاسهای تاریخی و منطقهای
واحد پایه: فارنهایت (°F) - مقیاس راحتی انسان
مزایا: دقت در مقیاس انسانی برای آب و هوا، نظارت بر دمای بدن، کنترل راحتی
کاربرد: ایالات متحده، برخی کشورهای کارائیب، گزارشهای هواشناسی، کاربردهای پزشکی
- فارنهایت (°F) - مقیاس راحتی انسانمقیاس انسانمحور: آب در ۳۲ درجه فارنهایت یخ میزند و در ۲۱۲ درجه فارنهایت میجوشد (۱ اتمسفر). در زمینههای آب و هوا، تهویه مطبوع، آشپزی و پزشکی در ایالات متحده رایج است
- رئومور (°Ré) - تاریخی اروپاییمقیاس تاریخی اروپایی با صفر درجه رئومور در نقطه انجماد و ۸۰ درجه رئومور در نقطه جوش. هنوز در دستور پختهای قدیمی و برخی صنایع به آن ارجاع داده میشود
- نیوتن (°N) - علمی تاریخیتوسط اسحاق نیوتن (۱۷۰۱) با صفر درجه نیوتن در نقطه انجماد و ۳۳ درجه نیوتن در نقطه جوش پیشنهاد شد. امروزه عمدتاً مورد علاقه تاریخی است
مفاهیم کلیدی مقیاسهای دما
- کلوین (K) مقیاس مطلق است که از صفر کلوین (صفر مطلق) شروع میشود - برای محاسبات علمی ضروری است
- سلسیوس (°C) از نقاط مرجع آب استفاده میکند: صفر درجه سانتیگراد انجماد، ۱۰۰ درجه سانتیگراد جوش در فشار استاندارد
- فارنهایت (°F) دقت در مقیاس انسانی را فراهم میکند: ۳۲ درجه فارنهایت انجماد، ۲۱۲ درجه فارنهایت جوش، رایج در آب و هوای ایالات متحده
- رانکین (°R) مرجع صفر مطلق را با اندازه درجه فارنهایت برای مهندسی ترکیب میکند
- تمام کارهای علمی باید از کلوین برای محاسبات ترمودینامیکی و قوانین گازها استفاده کنند
تکامل اندازهگیری دما
دوره اولیه: از حواس انسانی تا ابزارهای علمی
ارزیابی دمای باستان (قبل از ۱۵۰۰ میلادی)
قبل از دماسنجها: روشهای مبتنی بر انسان
- آزمون لمس با دست: آهنگران باستان دمای فلز را با لمس میسنجیدند - که برای آهنگری سلاحها و ابزارها حیاتی بود
- تشخیص رنگ: پخت سفال بر اساس رنگ شعله و خاک رس بود - قرمز، نارنجی، زرد، سفید نشاندهنده افزایش گرما بود
- مشاهده رفتاری: تغییرات رفتار حیوانات با دمای محیط - الگوهای مهاجرت، نشانههای خواب زمستانی
- شاخصهای گیاهی: تغییرات برگ، الگوهای گلدهی به عنوان راهنمای دما - تقویمهای کشاورزی مبتنی بر فنولوژی
- حالات آب: یخ، مایع، بخار - اولین مراجع جهانی دما در تمام فرهنگها
قبل از ابزارها، تمدنها دما را از طریق حواس انسانی و نشانههای طبیعی تخمین میزدند — آزمونهای لمسی، رنگ شعله و مواد، رفتار حیوانات و چرخههای گیاهی — که پایههای تجربی دانش اولیه حرارتی را تشکیل میدادند.
تولد دماسنجی (۱۵۹۳-۱۷۴۲)
انقلاب علمی: کمیسازی دما
- ۱۵۹۳: دماسنج گالیله - اولین دستگاه اندازهگیری دما با استفاده از انبساط هوا در لولهای پر از آب
- ۱۶۵۴: فردیناند دوم توسکانی - اولین دماسنج مایع در شیشه مهر و موم شده (الکل)
- ۱۷۰۱: اسحاق نیوتن - مقیاس دمایی با صفر درجه نیوتن در نقطه انجماد و ۳۳ درجه نیوتن در دمای بدن را پیشنهاد کرد
- ۱۷۱۴: گابریل فارنهایت - دماسنج جیوهای و مقیاس استاندارد شده (۳۲ درجه فارنهایت انجماد، ۲۱۲ درجه فارنهایت جوش)
- ۱۷۳۰: رنه رئومور - دماسنج الکلی با مقیاس صفر درجه رئومور انجماد و ۸۰ درجه رئومور جوش
- ۱۷۴۲: آندرس سلسیوس - مقیاس سانتیگراد با صفر درجه سلسیوس انجماد و ۱۰۰ درجه سلسیوس جوش (در ابتدا معکوس!)
- ۱۷۴۳: ژان-پیر کریستین - مقیاس سلسیوس را به شکل مدرن آن برگرداند
انقلاب علمی دما را از یک حس به یک اندازهگیری تبدیل کرد. از دماسنج گالیله تا دماسنج جیوهای فارنهایت و مقیاس سانتیگراد سلسیوس، ابزار دقیق و تکرارپذیر دماسنجی را در سراسر علم و صنعت ممکن ساخت.
کشف دمای مطلق (۱۷۰۲-۱۸۵۴)
جستجوی صفر مطلق (۱۷۰۲-۱۸۴۸)
کشف حد پایین دما
- ۱۷۰۲: گیوم آمونتون - مشاهده کرد که فشار گاز در دمای ثابت به صفر میل میکند، که به صفر مطلق اشاره داشت
- ۱۷۸۷: ژاک شارل - کشف کرد که گازها به ازای هر درجه سانتیگراد ۱/۲۷۳ منقبض میشوند (قانون شارل)
- ۱۸۰۲: ژوزف گی-لوساک - قوانین گاز را اصلاح کرد و به عنوان حداقل نظری به -۲۷۳ درجه سانتیگراد برونیابی کرد
- ۱۸۴۸: ویلیام تامسون (لرد کلوین) - مقیاس دمای مطلق را پیشنهاد کرد که از -۲۷۳.۱۵ درجه سانتیگراد شروع میشود
- ۱۸۵۴: مقیاس کلوین پذیرفته شد - صفر کلوین به عنوان صفر مطلق، با اندازه درجه برابر با سلسیوس
آزمایشهای قانون گاز حد بنیادی دما را آشکار کرد. با برونیابی حجم و فشار گاز به صفر، دانشمندان صفر مطلق (-۲۷۳.۱۵ درجه سانتیگراد) را کشف کردند که به مقیاس کلوین منجر شد—که برای ترمودینامیک و مکانیک آماری ضروری است.
دوره مدرن: از مصنوعات تا ثابتهای بنیادی
استانداردسازی مدرن (۱۸۸۷-۲۰۱۹)
از استانداردهای فیزیکی تا ثابتهای بنیادی
- ۱۸۸۷: دفتر بینالمللی اوزان و مقیاسها - اولین استانداردهای بینالمللی دما
- ۱۹۲۷: مقیاس دمای بینالمللی (ITS-27) - بر اساس ۶ نقطه ثابت از O₂ تا Au
- ۱۹۴۸: سلسیوس رسماً جایگزین «سانتیگراد» میشود - قطعنامه نهم CGPM
- ۱۹۵۴: نقطه سهگانه آب (۲۷۳.۱۶ کلوین) - به عنوان مرجع بنیادی کلوین تعریف شد
- ۱۹۶۷: کلوین (K) به عنوان واحد پایه SI پذیرفته شد - جایگزین «درجه کلوین» (°K) شد
- ۱۹۹۰: ITS-90 - مقیاس دمای بینالمللی فعلی با ۱۷ نقطه ثابت
- ۲۰۱۹: تعریف مجدد SI - کلوین توسط ثابت بولتزمن تعریف شد (k_B = 1.380649×10⁻²³ J·K⁻¹)
دماسنجی مدرن از مصنوعات فیزیکی به فیزیک بنیادی تکامل یافت. تعریف مجدد سال ۲۰۱۹ کلوین را به ثابت بولتزمن متصل کرد و اندازهگیریهای دما را بدون تکیه بر استانداردهای مادی در هر کجای جهان قابل تکرار ساخت.
چرا تعریف مجدد ۲۰۱۹ اهمیت دارد
تعریف مجدد کلوین نشاندهنده یک تغییر پارادایم از اندازهگیری مبتنی بر مواد به اندازهگیری مبتنی بر فیزیک است.
- تکرارپذیری جهانی: هر آزمایشگاهی با استانداردهای کوانتومی میتواند کلوین را به طور مستقل تحقق بخشد
- پایداری بلندمدت: ثابت بولتزمن تغییر نمیکند، تخریب نمیشود و نیازی به ذخیرهسازی ندارد
- دماهای شدید: اندازهگیریهای دقیق از نانوکلوین تا گیگاکلوین را ممکن میسازد
- فناوری کوانتومی: از تحقیقات محاسبات کوانتومی، سرماشناسی و ابررسانایی پشتیبانی میکند
- فیزیک بنیادی: تمام واحدهای پایه SI اکنون توسط ثابتهای طبیعت تعریف میشوند
تکامل اندازهگیری دما
- روشهای اولیه بر لمس ذهنی و پدیدههای طبیعی مانند ذوب شدن یخ تکیه داشتند
- ۱۵۹۳: گالیله اولین دماسنج را اختراع کرد که به اندازهگیری کمی دما منجر شد
- ۱۷۲۴: دانیل فارنهایت دماسنجهای جیوهای را با مقیاسی که امروز استفاده میکنیم استاندارد کرد
- ۱۷۴۲: آندرس سلسیوس مقیاس سانتیگراد را بر اساس گذار فاز آب ایجاد کرد
- ۱۸۴۸: لرد کلوین مقیاس دمای مطلق را که برای فیزیک مدرن بنیادی است، تأسیس کرد
کمکهای حافظه و ترفندهای تبدیل سریع
تبدیلهای ذهنی سریع
تخمینهای سریع برای استفاده روزمره:
- C به F (تقریبی): دو برابر کنید، ۳۰ اضافه کنید (مثلاً ۲۰°C → ۴۰+۳۰ = ۷۰°F، واقعی: ۶۸°F)
- F به C (تقریبی): ۳۰ کم کنید، نصف کنید (مثلاً ۷۰°F → ۴۰÷۲ = ۲۰°C، واقعی: ۲۱°C)
- C به K: فقط ۲۷۳ اضافه کنید (یا برای دقت ۲۷۳.۱۵)
- K به C: ۲۷۳ کم کنید (یا دقیقاً ۲۷۳.۱۵)
- F به K: ۴۶۰ اضافه کنید، در ۵/۹ ضرب کنید (یا دقیقاً از (F+459.67)×5/9 استفاده کنید)
فرمولهای تبدیل دقیق
برای محاسبات دقیق:
- C به F: F = (C × 9/5) + 32 یا F = (C × 1.8) + 32
- F به C: C = (F - 32) × 5/9
- C به K: K = C + 273.15
- K به C: C = K - 273.15
- F به K: K = (F + 459.67) × 5/9
- K به F: F = (K × 9/5) - 459.67
دماهای مرجع ضروری
این نقاط مرجع را به خاطر بسپارید:
- صفر مطلق: ۰ K = -۲۷۳.۱۵°C = -۴۵۹.۶۷°F (پایینترین دمای ممکن)
- آب یخ میزند: ۲۷۳.۱۵ K = ۰°C = ۳۲°F (فشار ۱ اتمسفر)
- نقطه سهگانه آب: ۲۷۳.۱۶ K = ۰.۰۱°C (نقطه تعریف دقیق)
- دمای اتاق: ~۲۹۳ K = ۲۰°C = ۶۸°F (دمای محیط راحت)
- دمای بدن: ۳۱۰.۱۵ K = ۳۷°C = ۹۸.۶°F (دمای هسته طبیعی انسان)
- آب میجوشد: ۳۷۳.۱۵ K = ۱۰۰°C = ۲۱۲°F (۱ اتمسفر، سطح دریا)
- فر متوسط: ~۴۵۰ K = ۱۸۰°C = ۳۵۶°F (درجه گاز ۴)
تفاوتهای دما (فواصل)
درک واحدهای Δ (دلتا):
- تغییر ۱°C = تغییر ۱ K = تغییر ۱.۸°F = تغییر ۱.۸°R (اندازه)
- برای تفاوتها از پیشوند Δ استفاده کنید: Δ°C، Δ°F، ΔK (نه دماهای مطلق)
- مثال: اگر دما از ۲۰°C به ۲۵°C افزایش یابد، این یک تغییر Δ۵°C = Δ۹°F است
- هرگز دماهای مطلق را در مقیاسهای مختلف جمع/تفریق نکنید (۲۰°C + ۳۰°F ≠ ۵۰ هیچ چیز!)
- برای فواصل، کلوین و سلسیوس یکسان هستند (فاصله ۱ K = فاصله ۱°C)
اشتباهات رایج برای اجتناب
- کلوین نماد درجه ندارد: «K» بنویسید، نه «°K» (در سال ۱۹۶۷ تغییر کرد)
- دماهای مطلق را با تفاوتها اشتباه نگیرید: ۵°C ≠ Δ۵°C در زمینه
- نمیتوان دماها را مستقیماً جمع/ضرب کرد: ۱۰°C × ۲ ≠ انرژی گرمایی معادل ۲۰°C
- رانکین فارنهایت مطلق است: صفر رانکین برابر با صفر مطلق است، نه صفر فارنهایت
- کلوین منفی غیرممکن است: صفر کلوین حداقل مطلق است (به استثنای موارد کوانتومی)
- درجه گاز بسته به فر متفاوت است: GM4 حدود ۱۸۰ درجه سانتیگراد است اما بسته به برند میتواند ±۱۵ درجه سانتیگراد باشد
- از نظر تاریخی سلسیوس با سانتیگراد یکی نیست: مقیاس سلسیوس در ابتدا معکوس بود (۱۰۰ درجه انجماد، صفر درجه جوش!)
نکات عملی دما
- آب و هوا: نقاط کلیدی را به خاطر بسپارید (۰°C=یخبندان، ۲۰°C=خوب، ۳۰°C=گرم، ۴۰°C=شدید)
- آشپزی: دمای داخلی گوشت برای ایمنی حیاتی است (۱۶۵°F/۷۴°C برای طیور)
- علم: همیشه از کلوین برای محاسبات ترمودینامیکی استفاده کنید (قوانین گازها، آنتروپی)
- سفر: ایالات متحده از فارنهایت استفاده میکند، بیشتر جهان از سلسیوس استفاده میکند - تبدیل تقریبی را بدانید
- تب: دمای طبیعی بدن ۳۷ درجه سانتیگراد (۹۸.۶ درجه فارنهایت) است؛ تب از حدود ۳۸ درجه سانتیگراد (۱۰۰.۴ درجه فارنهایت) شروع میشود
- ارتفاع: آب در دماهای پایینتری با افزایش ارتفاع میجوشد (حدود ۹۵ درجه سانتیگراد در ۲۰۰۰ متر)
کاربردهای دما در صنایع
تولید صنعتی
- پردازش و آهنگری فلزاتفولادسازی (∼۱۵۳۸°C)، کنترل آلیاژ و منحنیهای عملیات حرارتی نیازمند اندازهگیری دقیق دمای بالا برای کیفیت، ریزساختار و ایمنی هستند
- شیمی و پتروشیمیکراکینگ، ریفرمینگ، پلیمریزاسیون و برجهای تقطیر برای بازده، ایمنی و کارایی در طیف وسیعی از دماها به پروفایل دمایی دقیق متکی هستند
- الکترونیک و نیمهرساناهاپخت در کوره (بیش از ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد)، پنجرههای رسوب/حکاکی و کنترل دقیق اتاق تمیز (±۰.۱ درجه سانتیگراد) عملکرد و بازده دستگاههای پیشرفته را تضمین میکنند
پزشکی و مراقبتهای بهداشتی
- نظارت بر دمای بدنمحدوده دمای مرکزی طبیعی ۳۶.۱–۳۷.۲°C؛ آستانههای تب؛ مدیریت هیپوترمی/هیپرترمی؛ نظارت مداوم در مراقبتهای ویژه و جراحی
- نگهداری داروهازنجیره سرد واکسن (۲–۸°C)، فریزرهای فوقسرد (تا -۸۰°C) و ردیابی انحراف برای داروهای حساس به دما
- کالیبراسیون تجهیزات پزشکیاستریلیزاسیون (اتوکلاوها در ۱۲۱°C)، سرما درمانی (نیتروژن مایع در -۱۹۶°C) و کالیبراسیون دستگاههای تشخیصی و درمانی
تحقیقات علمی
- فیزیک و علم موادابررسانایی نزدیک به صفر کلوین، سرماشناسی، گذار فاز، فیزیک پلاسما (محدوده مگاکلوین) و مترولوژی دقیق
- تحقیقات شیمیاییسینتیک و تعادل واکنش، کنترل تبلور و پایداری حرارتی در طول سنتز و تجزیه و تحلیل
- فضا و هوافضاسیستمهای حفاظت حرارتی، پیشرانههای سرمازا (LH₂ در -۲۵۳°C)، تعادل حرارتی فضاپیماها و مطالعات جو سیارهای
هنرهای آشپزی و ایمنی مواد غذایی
- پخت دقیق و شیرینیپزیور آمدن نان (۲۶–۲۹°C)، تمپر کردن شکلات (۳۱–۳۲°C)، مراحل شکر و مدیریت پروفایل فر برای نتایج ثابت
- ایمنی و کیفیت گوشتدمای داخلی ایمن (طیور ۷۴°C، گوشت گاو ۶۳°C)، پخت باقیمانده، جداول پخت در خلاء (sous-vide) و انطباق با HACCP
- نگهداری و ایمنی مواد غذاییمنطقه خطر مواد غذایی (۴–۶۰°C)، سرمایش سریع، یکپارچگی زنجیره سرد و کنترل رشد عوامل بیماریزا
کاربردهای واقعی دما
- فرآیندهای صنعتی نیازمند کنترل دقیق دما برای متالورژی، واکنشهای شیمیایی و ساخت نیمهرساناها هستند
- کاربردهای پزشکی شامل نظارت بر دمای بدن، نگهداری داروها و روشهای استریلیزاسیون است
- هنرهای آشپزی به دماهای خاصی برای ایمنی مواد غذایی، شیمی پخت و پز و آمادهسازی گوشت بستگی دارد
- تحقیقات علمی از دماهای شدید از سرماشناسی (mK) تا فیزیک پلاسما (MK) استفاده میکنند
- سیستمهای تهویه مطبوع با استفاده از مقیاسهای دمای منطقهای و کنترل رطوبت، راحتی انسان را بهینه میکنند
جهان دماهای شدید
از صفر کوانتومی تا همجوشی کیهانی
دما در زمینههای مورد مطالعه بیش از ۳۲ مرتبه بزرگی را در بر میگیرد — از گازهای کوانتومی نانوکلوین نزدیک به صفر مطلق تا پلاسماهای مگاکلوین و هستههای ستارهای. نقشهبرداری از این محدوده، ماده، انرژی و رفتار فاز را در سراسر جهان روشن میکند.
پدیدههای دمایی جهانی
| پدیده | کلوین (K) | سلسیوس (°C) | فارنهایت (°F) | اهمیت فیزیکی |
|---|---|---|---|---|
| صفر مطلق (نظری) | ۰ K | -۲۷۳.۱۵°C | -۴۵۹.۶۷°F | تمام حرکت مولکولی متوقف میشود، حالت پایه کوانتومی |
| نقطه جوش هلیوم مایع | ۴.۲ K | -۲۶۸.۹۵°C | -۴۵۲.۱۱°F | ابررسانایی، پدیدههای کوانتومی، فناوری فضایی |
| جوشیدن نیتروژن مایع | ۷۷ K | -۱۹۶°C | -۳۲۱°F | نگهداری سرمازا، آهنرباهای ابررسانا |
| نقطه انجماد آب | ۲۷۳.۱۵ K | ۰°C | ۳۲°F | حفظ حیات، الگوهای آب و هوا، تعریف سلسیوس |
| دمای راحت اتاق | ۲۹۵ K | ۲۲°C | ۷۲°F | راحتی حرارتی انسان، کنترل آب و هوای ساختمان |
| دمای بدن انسان | ۳۱۰ K | ۳۷°C | ۹۸.۶°F | فیزیولوژی بهینه انسان، شاخص سلامت پزشکی |
| نقطه جوش آب | ۳۷۳ K | ۱۰۰°C | ۲۱۲°F | نیروی بخار، آشپزی، تعریف سلسیوس/فارنهایت |
| پخت در فر خانگی | ۴۵۰ K | ۱۷۷°C | ۳۵۰°F | آمادهسازی غذا، واکنشهای شیمیایی در آشپزی |
| نقطه ذوب سرب | ۶۰۱ K | ۳۲۸°C | ۶۲۲°F | فلزکاری، لحیمکاری الکترونیک |
| نقطه ذوب آهن | ۱۸۱۱ K | ۱۵۳۸°C | ۲۸۰۰°F | تولید فولاد، فلزکاری صنعتی |
| دمای سطح خورشید | ۵۷۷۸ K | ۵۵۰۵°C | ۹۹۴۱°F | فیزیک ستارهای، انرژی خورشیدی، طیف نور |
| دمای هسته خورشید | ۱۵,۰۰۰,۰۰۰ K | ۱۵,۰۰۰,۰۰۰°C | ۲۷,۰۰۰,۰۰۰°F | همجوشی هستهای، تولید انرژی، تکامل ستارهای |
| دمای پلانک (حداکثر نظری) | ۱.۴۱۶۷۸۴ × ۱۰³² K | ۱.۴۱۶۷۸۴ × ۱۰³² °C | ۲.۵۵ × ۱۰³² °F | حد فیزیک نظری، شرایط انفجار بزرگ، گرانش کوانتومی (CODATA 2018) |
حقایق شگفتانگیز دما
سردترین دمایی که تاکنون به صورت مصنوعی به دست آمده ۰.۰۰۰۰۰۰۰۰۰۱ کلوین است - یک دهمیلیاردم درجه بالاتر از صفر مطلق، سردتر از فضای خارج!
کانالهای صاعقه به دمای ۳۰,۰۰۰ کلوین (۵۳,۵۴۰ درجه فارنهایت) میرسند - پنج برابر داغتر از سطح خورشید!
بدن شما معادل یک لامپ ۱۰۰ واتی گرما تولید میکند و برای بقا دمای دقیقی را در محدوده ±۰.۵ درجه سانتیگراد حفظ میکند!
تبدیلهای ضروری دما
مثالهای سریع تبدیل
۲۵°C (دمای اتاق)→۷۷°F
۱۰۰°F (روز گرم)→۳۷.۸°C
۲۷۳ K (انجماد آب)→۰°C
۲۷°C (روز گرم)→۳۰۰ K
۶۷۲°R (جوشیدن آب)→۲۱۲°F
فرمولهای تبدیل متعارف
| سلسیوس به فارنهایت | °F = (°C × 9/5) + 32 | ۲۵°C → ۷۷°F |
| فارنهایت به سلسیوس | °C = (°F − 32) × 5/9 | ۱۰۰°F → ۳۷.۸°C |
| سلسیوس به کلوین | K = °C + 273.15 | ۲۷°C → ۳۰۰.۱۵ K |
| کلوین به سلسیوس | °C = K − 273.15 | ۲۷۳.۱۵ K → ۰°C |
| فارنهایت به کلوین | K = (°F + 459.67) × 5/9 | ۶۸°F → ۲۹۳.۱۵ K |
| کلوین به فارنهایت | °F = (K × 9/5) − 459.67 | ۳۷۳.۱۵ K → ۲۱۲°F |
| رانکین به کلوین | K = °R × 5/9 | ۴۹۱.۶۷°R → ۲۷۳.۱۵ K |
| کلوین به رانکین | °R = K × 9/5 | ۲۷۳.۱۵ K → ۴۹۱.۶۷°R |
| رئومور به سلسیوس | °C = °Ré × 5/4 | ۸۰°Ré → ۱۰۰°C |
| دلیسل به سلسیوس | °C = 100 − (°De × 2/3) | ۰°De → ۱۰۰°C; ۱۵۰°De → ۰°C |
| نیوتن به سلسیوس | °C = °N × 100/33 | ۳۳°N → ۱۰۰°C |
| رومر به سلسیوس | °C = (°Rø − 7.5) × 40/21 | ۶۰°Rø → ۱۰۰°C |
| سلسیوس به رئومور | °Ré = °C × 4/5 | ۱۰۰°C → ۸۰°Ré |
| سلسیوس به دلیسل | °De = (100 − °C) × 3/2 | ۰°C → ۱۵۰°De; ۱۰۰°C → ۰°De |
| سلسیوس به نیوتن | °N = °C × 33/100 | ۱۰۰°C → ۳۳°N |
| سلسیوس به رومر | °Rø = (°C × 21/40) + 7.5 | ۱۰۰°C → ۶۰°Rø |
نقاط مرجع دمای جهانی
| نقطه مرجع | کلوین (K) | سلسیوس (°C) | فارنهایت (°F) | کاربرد عملی |
|---|---|---|---|---|
| صفر مطلق | ۰ K | -۲۷۳.۱۵°C | -۴۵۹.۶۷°F | حداقل نظری؛ حالت پایه کوانتومی |
| نقطه سهگانه آب | ۲۷۳.۱۶ K | ۰.۰۱°C | ۳۲.۰۱۸°F | مرجع ترمودینامیکی دقیق؛ کالیبراسیون |
| نقطه انجماد آب | ۲۷۳.۱۵ K | ۰°C | ۳۲°F | ایمنی مواد غذایی، آب و هوا، مرجع تاریخی سلسیوس |
| دمای اتاق | ۲۹۵ K | ۲۲°C | ۷۲°F | راحتی انسان، نقطه طراحی تهویه مطبوع |
| دمای بدن انسان | ۳۱۰ K | ۳۷°C | ۹۸.۶°F | علامت حیاتی بالینی؛ نظارت بر سلامت |
| نقطه جوش آب | ۳۷۳.۱۵ K | ۱۰۰°C | ۲۱۲°F | آشپزی، استریلیزاسیون، نیروی بخار (۱ اتمسفر) |
| پخت در فر خانگی | ۴۵۰ K | ۱۷۷°C | ۳۵۰°F | تنظیم پخت رایج |
| جوشیدن نیتروژن مایع | ۷۷ K | -۱۹۶°C | -۳۲۱°F | سرماشناسی و نگهداری |
| نقطه ذوب سرب | ۶۰۱ K | ۳۲۸°C | ۶۲۲°F | لحیمکاری، متالورژی |
| نقطه ذوب آهن | ۱۸۱۱ K | ۱۵۳۸°C | ۲۸۰۰°F | تولید فولاد |
| دمای سطح خورشید | ۵۷۷۸ K | ۵۵۰۵°C | ۹۹۴۱°F | فیزیک خورشیدی |
| تابش زمینه کیهانی | ۲.۷۲۵۵ K | -۲۷۰.۴۲۴۵°C | -۴۵۴.۷۶۴°F | تابش باقیمانده از انفجار بزرگ |
| تصعید یخ خشک (CO₂) | ۱۹۴.۶۵ K | -۷۸.۵°C | -۱۰۹.۳°F | حمل و نقل مواد غذایی، جلوههای مه، سرمایش آزمایشگاهی |
| نقطه لامبدا هلیوم (گذار He-II) | ۲.۱۷ K | -۲۷۰.۹۸°C | -۴۵۵.۷۶°F | گذار ابرشارگی؛ سرماشناسی |
| جوشیدن اکسیژن مایع | ۹۰.۱۹ K | -۱۸۲.۹۶°C | -۲۹۷.۳۳°F | اکسیدکنندههای موشک، اکسیژن پزشکی |
| نقطه انجماد جیوه | ۲۳۴.۳۲ K | -۳۸.۸۳°C | -۳۷.۸۹°F | محدودیتهای مایع دماسنج |
| بالاترین دمای هوای اندازهگیری شده | ۳۲۹.۸۵ K | ۵۶.۷°C | ۱۳۴.۱°F | دره مرگ (۱۹۱۳) — مورد مناقشه؛ اخیراً تأیید شده ~۵۴.۴°C |
| پایینترین دمای هوای اندازهگیری شده | ۱۸۳.۹۵ K | -۸۹.۲°C | -۱۲۸.۶°F | ایستگاه وستوک، قطب جنوب (۱۹۸۳) |
| سرو قهوه (داغ، قابل نوشیدن) | ۳۳۳.۱۵ K | ۶۰°C | ۱۴۰°F | نوشیدن راحت؛ دمای بالای ۷۰ درجه سانتیگراد خطر سوختگی را افزایش میدهد |
| پاستوریزاسیون شیر (HTST) | ۳۴۵.۱۵ K | ۷۲°C | ۱۶۱.۶°F | دمای بالا، زمان کوتاه: ۱۵ ثانیه |
نقطه جوش آب در مقابل ارتفاع (تقریبی)
| ارتفاع | سلسیوس (°C) | فارنهایت (°F) | یادداشتها |
|---|---|---|---|
| سطح دریا (۰ متر) | ۱۰۰°C | ۲۱۲°F | فشار اتمسفری استاندارد (۱ اتمسفر) |
| ۵۰۰ متر | ۹۸°C | ۲۰۸°F | تقریبی |
| ۱,۰۰۰ متر | ۹۶.۵°C | ۲۰۵.۷°F | تقریبی |
| ۱,۵۰۰ متر | ۹۵°C | ۲۰۳°F | تقریبی |
| ۲,۰۰۰ متر | ۹۳°C | ۱۹۹°F | تقریبی |
| ۳,۰۰۰ متر | ۹۰°C | ۱۹۴°F | تقریبی |
تفاوتهای دما در مقابل دماهای مطلق
واحدهای تفاوت، فواصل (تغییرات) را به جای حالات مطلق اندازهگیری میکنند.
- ۱ Δ°C برابر با ۱ K است (اندازه یکسان)
- ۱ Δ°F برابر با ۱ Δ°R برابر با ۵/۹ K است
- برای افزایش/کاهش دما، گرادیانها و تلورانسها از Δ استفاده کنید
| واحد فاصله | برابر با (K) | یادداشتها |
|---|---|---|
| Δ°C (تفاوت درجه سلسیوس) | ۱ K | هماندازه با فاصله کلوین |
| Δ°F (تفاوت درجه فارنهایت) | ۵/۹ K | هماندازه با Δ°R |
| Δ°R (تفاوت درجه رانکین) | ۵/۹ K | هماندازه با Δ°F |
تبدیل درجه گاز آشپزی (تقریبی)
درجه گاز یک تنظیم تقریبی فر است؛ فرهای مختلف متفاوت هستند. همیشه با دماسنج فر تأیید کنید.
| درجه گاز | سلسیوس (°C) | فارنهایت (°F) |
|---|---|---|
| ۱/۴ | ۱۰۷°C | ۲۲۵°F |
| ۱/۲ | ۱۲۱°C | ۲۵۰°F |
| ۱ | ۱۳۵°C | ۲۷۵°F |
| ۲ | ۱۴۹°C | ۳۰۰°F |
| ۳ | ۱۶۳°C | ۳۲۵°F |
| ۴ | ۱۷۷°C | ۳۵۰°F |
| ۵ | ۱۹۱°C | ۳۷۵°F |
| ۶ | ۲۰۴°C | ۴۰۰°F |
| ۷ | ۲۱۸°C | ۴۲۵°F |
| ۸ | ۲۳۲°C | ۴۵۰°F |
| ۹ | ۲۴۶°C | ۴۷۵°F |
کاتالوگ کامل واحدهای دما
مقیاسهای مطلق
| شناسه واحد | نام | نماد | توضیحات | تبدیل به کلوین | تبدیل از کلوین |
|---|---|---|---|---|---|
| K | کلوین | K | واحد پایه SI برای دمای ترمودینامیکی. | K = K | K = K |
| water-triple | نقطه سهگانه آب | TPW | مرجع بنیادی: ۱ TPW = 273.16 K | K = TPW × 273.16 | TPW = K ÷ 273.16 |
مقیاسهای نسبی
| شناسه واحد | نام | نماد | توضیحات | تبدیل به کلوین | تبدیل از کلوین |
|---|---|---|---|---|---|
| C | سلسیوس | °C | مقیاس مبتنی بر آب؛ اندازه درجه برابر با کلوین است | K = °C + 273.15 | °C = K − 273.15 |
| F | فارنهایت | °F | مقیاس انسانمحور که در ایالات متحده استفاده میشود | K = (°F + 459.67) × 5/9 | °F = (K × 9/5) − 459.67 |
| R | رانکین | °R | فارنهایت مطلق با همان اندازه درجه °F | K = °R × 5/9 | °R = K × 9/5 |
مقیاسهای تاریخی
| شناسه واحد | نام | نماد | توضیحات | تبدیل به کلوین | تبدیل از کلوین |
|---|---|---|---|---|---|
| Re | رئومور | °Ré | ۰°Ré انجماد، ۸۰°Ré جوش | K = (°Ré × 5/4) + 273.15 | °Ré = (K − 273.15) × 4/5 |
| De | دلیسل | °De | سبک معکوس: ۰°De جوش، ۱۵۰°De انجماد | K = 373.15 − (°De × 2/3) | °De = (373.15 − K) × 3/2 |
| N | نیوتن | °N | ۰°N انجماد، ۳۳°N جوش | K = 273.15 + (°N × 100/33) | °N = (K − 273.15) × 33/100 |
| Ro | رومر | °Rø | ۷.۵°Rø انجماد، ۶۰°Rø جوش | K = 273.15 + ((°Rø − 7.5) × 40/21) | °Rø = ((K − 273.15) × 21/40) + 7.5 |
علمی و شدید
| شناسه واحد | نام | نماد | توضیحات | تبدیل به کلوین | تبدیل از کلوین |
|---|---|---|---|---|---|
| mK | میلیکلوین | mK | سرماشناسی و ابررسانایی | K = mK × 1e−3 | mK = K × 1e3 |
| μK | میکروکلوین | μK | چگالش بوز-اینشتین؛ گازهای کوانتومی | K = μK × 1e−6 | μK = K × 1e6 |
| nK | نانوکلوین | nK | مرز نزدیک به صفر مطلق | K = nK × 1e−9 | nK = K × 1e9 |
| eV | الکترونولت (معادل دمایی) | eV | دمای معادل انرژی؛ پلاسماها | K ≈ eV × 11604.51812 | eV ≈ K ÷ 11604.51812 |
| meV | میلیالکترونولت (معادل دمایی) | meV | فیزیک حالت جامد | K ≈ meV × 11.60451812 | meV ≈ K ÷ 11.60451812 |
| keV | کیلואלקترونولت (معادل دمایی) | keV | پلاسماهای با انرژی بالا | K ≈ keV × 1.160451812×10^7 | keV ≈ K ÷ 1.160451812×10^7 |
| dK | دسیکلوین | dK | کلوین با پیشوند SI | K = dK × 1e−1 | dK = K × 10 |
| cK | سانتیکلوین | cK | کلوین با پیشوند SI | K = cK × 1e−2 | cK = K × 100 |
| kK | کیلوکلوین | kK | پلاسماهای اخترفیزیکی | K = kK × 1000 | kK = K ÷ 1000 |
| MK | مگاکلوین | MK | درون ستارهها | K = MK × 1e6 | MK = K ÷ 1e6 |
| T_P | دمای پلانک | T_P | حد بالای نظری (CODATA 2018) | K = T_P × 1.416784×10^32 | T_P = K ÷ 1.416784×10^32 |
واحدهای تفاوت (فاصله)
| شناسه واحد | نام | نماد | توضیحات | تبدیل به کلوین | تبدیل از کلوین |
|---|---|---|---|---|---|
| dC | درجه سلسیوس (تفاوت) | Δ°C | فاصله دمایی برابر با ۱ کلوین | — | — |
| dF | درجه فارنهایت (تفاوت) | Δ°F | فاصله دمایی برابر با ۵/۹ کلوین | — | — |
| dR | درجه رانکین (تفاوت) | Δ°R | هماندازه با Δ°F (۵/۹ کلوین) | — | — |
آشپزی
| شناسه واحد | نام | نماد | توضیحات | تبدیل به کلوین | تبدیل از کلوین |
|---|---|---|---|---|---|
| GM | نشان گاز (تقریبی) | GM | تنظیم تقریبی فر گازی در بریتانیا؛ جدول بالا را ببینید | — | — |
معیارهای دمای روزمره
| دما | کلوین (K) | سلسیوس (°C) | فارنهایت (°F) | زمینه |
|---|---|---|---|---|
| صفر مطلق | ۰ K | -۲۷۳.۱۵°C | -۴۵۹.۶۷°F | حداقل نظری؛ حالت پایه کوانتومی |
| هلیوم مایع | ۴.۲ K | -۲۶۸.۹۵°C | -۴۵۲°F | تحقیقات ابررسانایی |
| نیتروژن مایع | ۷۷ K | -۱۹۶°C | -۳۲۱°F | نگهداری سرمازا |
| یخ خشک | ۱۹۴.۶۵ K | -۷۸.۵°C | -۱۰۹°F | حمل و نقل مواد غذایی، جلوههای مه |
| انجماد آب | ۲۷۳.۱۵ K | ۰°C | ۳۲°F | تشکیل یخ، هوای زمستانی |
| دمای اتاق | ۲۹۵ K | ۲۲°C | ۷۲°F | راحتی انسان، طراحی تهویه مطبوع |
| دمای بدن | ۳۱۰ K | ۳۷°C | ۹۸.۶°F | دمای هسته طبیعی انسان |
| روز گرم تابستان | ۳۱۳ K | ۴۰°C | ۱۰۴°F | هشدار گرمای شدید |
| جوشیدن آب | ۳۷۳ K | ۱۰۰°C | ۲۱۲°F | آشپزی، استریلیزاسیون |
| فر پیتزا | ۷۵۵ K | ۴۸۲°C | ۹۰۰°F | پیتزای هیزمی |
| ذوب فولاد | ۱۸۱۱ K | ۱۵۳۸°C | ۲۸۰۰°F | فلزکاری صنعتی |
| سطح خورشید | ۵۷۷۸ K | ۵۵۰۵°C | ۹۹۴۱°F | فیزیک خورشیدی |
کالیبراسیون و استانداردهای بینالمللی دما
نقاط ثابت ITS-90
| نقطه ثابت | کلوین (K) | سلسیوس (°C) | یادداشتها |
|---|---|---|---|
| نقطه سهگانه هیدروژن | 13.8033 K | -259.3467°C | مرجع بنیادی سرماشناسی |
| نقطه سهگانه نئون | 24.5561 K | -248.5939°C | کالیبراسیون دمای پایین |
| نقطه سهگانه اکسیژن | 54.3584 K | -218.7916°C | کاربردهای سرماشناسی |
| نقطه سهگانه آرگون | 83.8058 K | -189.3442°C | مرجع گازهای صنعتی |
| نقطه سهگانه جیوه | 234.3156 K | -38.8344°C | مایع دماسنج تاریخی |
| نقطه سهگانه آب | 273.16 K | 0.01°C | نقطه مرجع تعریفی (دقیق) |
| نقطه ذوب گالیوم | 302.9146 K | 29.7646°C | استاندارد نزدیک به دمای اتاق |
| نقطه انجماد ایندیوم | 429.7485 K | 156.5985°C | کالیبراسیون محدوده متوسط |
| نقطه انجماد قلع | 505.078 K | 231.928°C | محدوده دمای لحیمکاری |
| نقطه انجماد روی | 692.677 K | 419.527°C | مرجع دمای بالا |
| نقطه انجماد آلومینیوم | 933.473 K | 660.323°C | استاندارد متالورژی |
| نقطه انجماد نقره | 1234.93 K | 961.78°C | مرجع فلزات گرانبها |
| نقطه انجماد طلا | 1337.33 K | 1064.18°C | استاندارد با دقت بالا |
| نقطه انجماد مس | 1357.77 K | 1084.62°C | مرجع فلزات صنعتی |
- ITS-90 (مقیاس دمای بینالمللی ۱۹۹۰) دما را با استفاده از این نقاط ثابت تعریف میکند
- دماسنجهای مدرن برای قابلیت ردیابی در برابر این دماهای مرجع کالیبره میشوند
- تعریف مجدد SI در سال ۲۰۱۹ امکان تحقق کلوین را بدون مصنوعات فیزیکی فراهم میکند
- عدم قطعیت کالیبراسیون در دماهای شدید (بسیار پایین یا بسیار بالا) افزایش مییابد
- آزمایشگاههای استانداردهای اولیه این نقاط ثابت را با دقت بالا نگهداری میکنند
بهترین شیوههای اندازهگیری
گرد کردن و عدم قطعیت اندازهگیری
- دما را با دقت مناسب گزارش دهید: دماسنجهای خانگی معمولاً ±۰.۵°C، ابزارهای علمی ±۰.۰۱°C یا بهتر
- تبدیلهای کلوین: برای کارهای دقیق همیشه از ۲۷۳.۱۵ (نه ۲۷۳) استفاده کنید: K = °C + 273.15
- از دقت کاذب اجتناب کنید: ۹۸.۶°F را به عنوان ۳۷.۰۰۰۰۰°C گزارش ندهید؛ گرد کردن مناسب ۳۷.۰°C است
- تفاوتهای دما عدم قطعیت یکسانی با اندازهگیریهای مطلق در همان مقیاس دارند
- هنگام تبدیل، ارقام معنیدار را حفظ کنید: ۲۰°C (۲ رقم معنیدار) → ۶۸°F، نه ۶۸.۰۰°F
- انحراف کالیبراسیون: دماسنجها باید به طور دورهای، به ویژه در دماهای شدید، دوباره کالیبره شوند
اصطلاحات و نمادهای دما
- کلوین از «K» بدون نماد درجه استفاده میکند (در سال ۱۹۶۷ تغییر کرد): «۳۰۰ K» بنویسید، نه «۳۰۰°K»
- سلسیوس، فارنهایت و سایر مقیاسهای نسبی از نماد درجه استفاده میکنند: °C، °F، °Ré و غیره
- پیشوند دلتا (Δ) نشاندهنده تفاوت دما است: Δ۵°C به معنای تغییر ۵ درجه است، نه دمای مطلق ۵°C
- صفر مطلق: ۰ K = -۲۷۳.۱۵°C = -۴۵۹.۶۷°F (حداقل نظری؛ قانون سوم ترمودینامیک)
- نقطه سهگانه: دما و فشار منحصربهفردی که در آن فازهای جامد، مایع و گاز با هم وجود دارند (برای آب: ۲۷۳.۱۶ K در ۶۱۱.۶۵۷ Pa)
- دمای ترمودینامیکی: دمای اندازهگیری شده در کلوین نسبت به صفر مطلق
- ITS-90: مقیاس دمای بینالمللی ۱۹۹۰، استاندارد فعلی برای دماسنجی عملی
- سرماشناسی: علم دماهای زیر -۱۵۰°C (۱۲۳ K)؛ ابررسانایی، اثرات کوانتومی
- پیرومتری: اندازهگیری دماهای بالا (بالای ~۶۰۰°C) با استفاده از تابش حرارتی
- تعادل حرارتی: دو سیستم در تماس، گرمای خالص مبادله نمیکنند؛ دمای یکسانی دارند
سوالات متداول درباره دما
چگونه سلسیوس را به فارنهایت تبدیل میکنید؟
از فرمول °F = (°C × 9/5) + 32 استفاده کنید. مثال: ۲۵°C → ۷۷°F
چگونه فارنهایت را به سلسیوس تبدیل میکنید؟
از فرمول °C = (°F − 32) × 5/9 استفاده کنید. مثال: ۱۰۰°F → ۳۷.۸°C
چگونه سلسیوس را به کلوین تبدیل میکنید؟
از فرمول K = °C + 273.15 استفاده کنید. مثال: ۲۷°C → ۳۰۰.۱۵ K
چگونه فارنهایت را به کلوین تبدیل میکنید؟
از فرمول K = (°F + 459.67) × 5/9 استفاده کنید. مثال: ۶۸°F → ۲۹۳.۱۵ K
تفاوت بین °C و Δ°C چیست؟
°C دمای مطلق را بیان میکند؛ Δ°C تفاوت دما (فاصله) را بیان میکند. ۱ Δ°C برابر با ۱ K است
رانکین (°R) چیست؟
یک مقیاس مطلق که از درجات فارنهایت استفاده میکند: صفر رانکین برابر با صفر مطلق است؛ °R = K × 9/5
نقطه سهگانه آب چیست؟
۲۷۳.۱۶ کلوین، جایی که فازهای جامد، مایع و گاز آب با هم وجود دارند؛ به عنوان یک مرجع ترمودینامیکی استفاده میشود
الکترونولت چگونه به دما مربوط میشود؟
۱ الکترونولت از طریق ثابت بولتزمن (k_B) معادل ۱۱۶۰۴.۵۱۸۱۲ کلوین است. برای پلاسماها و زمینههای با انرژی بالا استفاده میشود
دمای پلانک چیست؟
تقریباً ۱.۴۱۶۸×۱۰^۳۲ کلوین، یک حد بالای نظری که در آن فیزیک شناخته شده از هم میپاشد
دماهای معمول اتاق و بدن چقدر است؟
اتاق ~۲۲°C (۲۹۵ K)؛ بدن انسان ~۳۷°C (۳۱۰ K)
چرا کلوین نماد درجه ندارد؟
کلوین یک واحد ترمودینامیکی مطلق است که از طریق یک ثابت فیزیکی (k_B) تعریف میشود، نه یک مقیاس دلخواه، بنابراین از K (نه °K) استفاده میکند.
آیا دما میتواند در کلوین منفی باشد؟
دمای مطلق در کلوین نمیتواند منفی باشد؛ با این حال، برخی سیستمها «دمای منفی» را به معنای وارونگی جمعیت نشان میدهند — آنها از هر کلوین مثبتی داغتر هستند.
فهرست کامل ابزارها
همه 71 ابزار موجود در UNITS
فیلتر بر اساس:
دستهها: