ממיר טמפרטורה
מאפס מוחלט ועד ליבות כוכבים: שליטה בכל סולמות הטמפרטורה
הטמפרטורה שולטת בכל דבר, ממכניקת הקוונטים ועד להיתוך כוכבי, מתהליכים תעשייתיים ועד לנוחות יומיומית. מדריך סמכותי זה מכסה כל סולם מרכזי (קלווין, צלזיוס, פרנהייט, רנקין, ראומיר, דליל, ניוטון, רומר), הבדלי טמפרטורות (Δ°C, Δ°F, Δ°R), קצוות מדעיים (mK, μK, nK, eV) ונקודות ייחוס מעשיות — מותאם לבהירות, דיוק ו-SEO.
מה ניתן להמיר
ממיר זה מטפל בלמעלה מ-30 יחידות טמפרטורה, כולל סולמות מוחלטים (קלווין, רנקין), סולמות יחסיים (צלזיוס, פרנהייט), סולמות היסטוריים (ראומיר, דליל, ניוטון, רומר), יחידות מדעיות (ממיליקלווין עד מגה-קלווין, אלקטרון-וולט), הבדלי טמפרטורות (Δ°C, Δ°F) וסולמות קולינריים (סימן גז). המירו במדויק בין כל מדידות הטמפרטורה התרמודינמיות, המדעיות והיומיומיות.
סולמות טמפרטורה בסיסיים
קלווין (K) - סולם הטמפרטורה המוחלט
יחידת הבסיס של SI לטמפרטורה תרמודינמית. מאז 2019, קלווין מוגדר על ידי קיבוע קבוע בולצמן (k_B = 1.380649×10⁻²³ J·K⁻¹). זהו סולם מוחלט עם 0 K באפס המוחלט, יסודי לתרמודינמיקה, קריוגניקה, מכניקה סטטיסטית וחישובים מדעיים מדויקים.
סולמות מדעיים (מוחלטים)
יחידת בסיס: קלווין (K) - מיוחס לאפס המוחלט
יתרונות: חישובים תרמודינמיים, מכניקת קוונטים, פיזיקה סטטיסטית, יחס ישר לאנרגיה מולקולרית
שימוש: כל המחקר המדעי, חקר החלל, קריוגניקה, מוליכות-על, פיזיקת חלקיקים
- קלווין (K) - סולם מוחלטסולם מוחלט שמתחיל ב-0 K; גודל המעלה שווה לצלזיוס. משמש בחוקי הגזים, קרינת גוף שחור, קריוגניקה ומשוואות תרמודינמיות
- צלזיוס (°C) - סולם מבוסס מיםמוגדר באמצעות מעברי הפאזה של המים בלחץ סטנדרטי (0°C קיפאון, 100°C רתיחה); גודל המעלה שווה לקלווין. נפוץ במעבדות, בתעשייה ובחיי היומיום ברחבי העולם
- רנקין (°R) - פרנהייט מוחלטהמקביל המוחלט לפרנהייט עם אותו גודל מעלה; 0°R = אפס מוחלט. נפוץ בתרמודינמיקה ובהנדסת אווירונאוטיקה בארה"ב
סולמות היסטוריים ואזוריים
יחידת בסיס: פרנהייט (°F) - סולם נוחות אנושית
יתרונות: דיוק בקנה מידה אנושי למזג אוויר, ניטור טמפרטורת גוף, בקרת נוחות
שימוש: ארצות הברית, מדינות קריביות מסוימות, דיווחי מזג אוויר, יישומים רפואיים
- פרנהייט (°F) - סולם נוחות אנושיתסולם מוכוון אדם: מים קופאים ב-32°F ורותחים ב-212°F (1 אטמוספירה). נפוץ בארה"ב בהקשרים של מזג אוויר, מיזוג אוויר, בישול ורפואה
- ראומיר (°Ré) - היסטורי אירופאיסולם היסטורי אירופאי עם 0°Ré בקיפאון ו-80°Ré ברתיחה. עדיין מוזכר במתכונים ישנים ובתעשיות מסוימות
- ניוטון (°N) - מדעי היסטוריהוצע על ידי אייזק ניוטון (1701) עם 0°N בקיפאון ו-33°N ברתיחה. כיום בעל עניין היסטורי בעיקר
מושגי מפתח בסולמות טמפרטורה
- קלווין (K) הוא הסולם המוחלט שמתחיל ב-0 K (אפס מוחלט) - חיוני לחישובים מדעיים
- צלזיוס (°C) משתמש בנקודות ייחוס של מים: 0°C קיפאון, 100°C רתיחה בלחץ סטנדרטי
- פרנהייט (°F) מספק דיוק בקנה מידה אנושי: 32°F קיפאון, 212°F רתיחה, נפוץ במזג האוויר בארה"ב
- רנקין (°R) משלב את הייחוס לאפס המוחלט עם גודל המעלה של פרנהייט להנדסה
- כל עבודה מדעית צריכה להשתמש בקלווין לחישובים תרמודינמיים ולחוקי הגזים
התפתחות מדידת הטמפרטורה
התקופה המוקדמת: מחושים אנושיים למכשירים מדעיים
הערכת טמפרטורה בעת העתיקה (לפני 1500 לספירה)
לפני מדחומים: שיטות המבוססות על האדם
- מבחן מגע יד: נפחים קדומים מדדו את טמפרטורת המתכת במגע - קריטי לחישול כלי נשק וכלים
- זיהוי צבעים: שריפת כלי חרס התבססה על צבעי הלהבה והחימר - אדום, כתום, צהוב, לבן הצביעו על חום גובר
- תצפית התנהגותית: התנהגות בעלי חיים משתנה עם טמפרטורת הסביבה - דפוסי נדידה, רמזים לתרדמת חורף
- מחווני צמחים: שינויי עלים, דפוסי פריחה כמדריכי טמפרטורה - לוחות שנה חקלאיים המבוססים על פנולוגיה
- מצבי מים: קרח, נוזל, אדים - הפניות הטמפרטורה האוניברסליות המוקדמות ביותר בכל התרבויות
לפני המכשירים, תרבויות העריכו את הטמפרטורה באמצעות חושים אנושיים ורמזים טבעיים — מבחני מגע, צבע להבה וחומר, התנהגות בעלי חיים ומחזורי צמחים — ויצרו את היסודות האמפיריים של הידע התרמי המוקדם.
לידת התרמומטריה (1593-1742)
המהפכה המדעית: כימות הטמפרטורה
- 1593: התרמוסקופ של גלילאו - המכשיר הראשון למדידת טמפרטורה באמצעות התפשטות אוויר בצינור מלא מים
- 1654: פרדיננד השני מטוסקנה - מדחום הנוזל-בזכוכית האטום הראשון (אלכוהול)
- 1701: אייזק ניוטון - הציע סולם טמפרטורה עם 0°N בקיפאון, 33°N בטמפרטורת הגוף
- 1714: גבריאל פרנהייט - מדחום כספית וסולם מתוקנן (32°F קיפאון, 212°F רתיחה)
- 1730: רנה ראומיר - מדחום אלכוהול עם סולם של 0°r קיפאון, 80°r רתיחה
- 1742: אנדרס צלזיוס - סולם צנטיגרד עם 0°C קיפאון, 100°C רתיחה (במקור הפוך!)
- 1743: ז'אן-פייר כריסטין - הפך את סולם צלזיוס לצורתו המודרנית
המהפכה המדעית הפכה את הטמפרטורה מתחושה למדידה. מהתרמוסקופ של גלילאו ועד למדחום הכספית של פרנהייט וסולם הצנטיגרד של צלזיוס, המכשור איפשר תרמומטריה מדויקת וניתנת לשחזור במדע ובתעשייה.
גילוי הטמפרטורה המוחלטת (1702-1854)
החיפוש אחר האפס המוחלט (1702-1848)
גילוי הגבול התחתון של הטמפרטורה
- 1702: גיום אמון - צפה שלחץ הגז שואף ל-0 בטמפרטורה קבועה, מה שמרמז על האפס המוחלט
- 1787: ז'אק שארל - גילה שגזים מתכווצים ב-1/273 לכל °C (חוק שארל)
- 1802: ז'וזף גה-ליסאק - שיכלל את חוקי הגזים, ועשה אקסטרפולציה ל-273°C- כמינימום תיאורטי
- 1848: ויליאם תומסון (לורד קלווין) - הציע סולם טמפרטורה מוחלט שמתחיל ב-273.15°C-
- 1854: סולם קלווין אומץ - 0 K כאפס המוחלט, גודל המעלה שווה לצלזיוס
ניסויים בחוקי הגזים חשפו את הגבול היסודי של הטמפרטורה. על ידי אקסטרפולציה של נפח ולחץ הגז לאפס, מדענים גילו את האפס המוחלט (-273.15°C), מה שהוביל לסולם קלווין — חיוני לתרמודינמיקה ולמכניקה סטטיסטית.
התקופה המודרנית: מחפצים לקבועים יסודיים
סטנדרטיזציה מודרנית (1887-2019)
מחפצים פיזיים לקבועים יסודיים
- 1887: הלשכה הבינלאומית למידות ומשקלות - תקני טמפרטורה בינלאומיים ראשונים
- 1927: סולם הטמפרטורה הבינלאומי (ITS-27) - מבוסס על 6 נקודות קבועות מ-O₂ ועד Au
- 1948: צלזיוס מחליף רשמית את 'צנטיגרד' - החלטת CGPM התשיעית
- 1954: הנקודה המשולשת של המים (273.16 K) - הוגדרה כנקודת הייחוס היסודית של קלווין
- 1967: קלווין (K) אומץ כיחידת בסיס של SI - מחליף את 'מעלת קלווין' (°K)
- 1990: ITS-90 - סולם הטמפרטורה הבינלאומי הנוכחי עם 17 נקודות קבועות
- 2019: הגדרה מחדש של SI - קלווין מוגדר על ידי קבוע בולצמן (k_B = 1.380649×10⁻²³ J·K⁻¹)
התרמומטריה המודרנית התפתחה מחפצים פיזיים לפיזיקה יסודית. ההגדרה מחדש של 2019 עיגנה את הקלווין לקבוע בולצמן, מה שהופך את מדידות הטמפרטורה לשחזור בכל מקום ביקום מבלי להסתמך על תקנים חומריים.
מדוע ההגדרה מחדש של 2019 חשובה
ההגדרה מחדש של קלווין מייצגת שינוי פרדיגמה ממדידה המבוססת על חומרים למדידה המבוססת על פיזיקה.
- שחזור אוניברסלי: כל מעבדה עם תקנים קוונטיים יכולה לממש את הקלווין באופן עצמאי
- יציבות לטווח ארוך: קבוע בולצמן אינו סוטה, מתכלה או דורש אחסון
- טמפרטורות קיצוניות: מאפשר מדידות מדויקות מננו-קלווין ועד ג'יגה-קלווין
- טכנולוגיה קוונטית: תומכת במחקר בתחום המחשוב הקוונטי, קריוגניקה ומוליכות-על
- פיזיקה יסודית: כל יחידות הבסיס של SI מוגדרות כעת על ידי קבועים של הטבע
התפתחות מדידת הטמפרטורה
- שיטות מוקדמות הסתמכו על מגע סובייקטיבי ותופעות טבע כמו הפשרת קרח
- 1593: גלילאו המציא את התרמוסקופ הראשון, מה שהוביל למדידה כמותית של טמפרטורה
- 1724: דניאל פרנהייט תיקנן מדחומי כספית עם הסולם שאנו משתמשים בו כיום
- 1742: אנדרס צלזיוס יצר את סולם הצנטיגרד המבוסס על מעברי הפאזה של המים
- 1848: לורד קלווין ייסד את סולם הטמפרטורה המוחלט, יסודי לפיזיקה המודרנית
עזרי זיכרון וטריקים להמרה מהירה
המרות מנטליות מהירות
קירובים מהירים לשימוש יומיומי:
- C ל-F (בקירוב): הכפילו, הוסיפו 30 (לדוגמה, 20°C → 40+30 = 70°F, בפועל: 68°F)
- F ל-C (בקירוב): החסירו 30, חלקו בחצי (לדוגמה, 70°F → 40÷2 = 20°C, בפועל: 21°C)
- C ל-K: פשוט הוסיפו 273 (או 273.15 בדיוק לדיוק)
- K ל-C: החסירו 273 (או 273.15 בדיוק)
- F ל-K: הוסיפו 460, הכפילו ב-5/9 (או השתמשו ב-(F+459.67)×5/9 בדיוק)
נוסחאות המרה מדויקות
לחישובים מדויקים:
- C ל-F: F = (C × 9/5) + 32 או F = (C × 1.8) + 32
- F ל-C: C = (F - 32) × 5/9
- C ל-K: K = C + 273.15
- K ל-C: C = K - 273.15
- F ל-K: K = (F + 459.67) × 5/9
- K ל-F: F = (K × 9/5) - 459.67
טמפרטורות ייחוס חיוניות
שננו את העוגנים האלה:
- אפס מוחלט: 0 K = -273.15°C = -459.67°F (הטמפרטורה הנמוכה ביותר האפשרית)
- מים קופאים: 273.15 K = 0°C = 32°F (לחץ של 1 אטמוספירה)
- הנקודה המשולשת של המים: 273.16 K = 0.01°C (נקודת הגדרה מדויקת)
- טמפרטורת החדר: ~293 K = 20°C = 68°F (טמפרטורת סביבה נוחה)
- טמפרטורת הגוף: 310.15 K = 37°C = 98.6°F (טמפרטורת ליבה אנושית נורמלית)
- מים רותחים: 373.15 K = 100°C = 212°F (1 אטמוספירה, בגובה פני הים)
- תנור בינוני: ~450 K = 180°C = 356°F (סימן גז 4)
הבדלי טמפרטורה (מרווחים)
הבנת יחידות Δ (דלתא):
- שינוי של 1°C = שינוי של 1 K = שינוי של 1.8°F = שינוי של 1.8°R (גודל)
- השתמשו בקידומת Δ להבדלים: Δ°C, Δ°F, ΔK (לא טמפרטורות מוחלטות)
- דוגמה: אם הטמפרטורה עולה מ-20°C ל-25°C, זהו שינוי של Δ5°C = Δ9°F
- לעולם אל תחברו/תחסירו טמפרטורות מוחלטות בסולמות שונים (20°C + 30°F ≠ 50 כלום!)
- עבור מרווחים, קלווין וצלזיוס זהים (מרווח של 1 K = מרווח של 1°C)
טעויות נפוצות שיש להימנע מהן
- לקלווין אין סמל מעלה: כתבו 'K', לא '°K' (השתנה ב-1967)
- אל תבלבלו בין טמפרטורות מוחלטות להבדלים: 5°C ≠ Δ5°C בהקשר
- לא ניתן לחבר/להכפיל טמפרטורות ישירות: 10°C × 2 ≠ אנרגיית חום שוות ערך ל-20°C
- רנקין הוא פרנהייט מוחלט: 0°R = אפס מוחלט, לא 0°F
- קלווין שלילי הוא בלתי אפשרי: 0 K הוא המינימום המוחלט (למעט חריגים קוונטיים)
- סימן הגז משתנה בין תנורים: GM4 הוא בערך 180°C אך יכול להיות ±15°C בהתאם למותג
- מבחינה היסטורית, צלזיוס ≠ צנטיגרד: סולם צלזיוס היה במקור הפוך (100° קיפאון, 0° רתיחה!)
טיפים מעשיים בנושא טמפרטורה
- מזג אוויר: שננו נקודות מפתח (0°C=קיפאון, 20°C=נעים, 30°C=חם, 40°C=קיצוני)
- בישול: טמפרטורות פנימיות של בשר הן קריטיות לבטיחות (165°F/74°C לעופות)
- מדע: השתמשו תמיד בקלווין לחישובים תרמודינמיים (חוקי הגזים, אנטרופיה)
- נסיעות: ארה"ב משתמשת ב-°F, רוב העולם משתמש ב-°C - דעו את ההמרה המשוערת
- חום: טמפרטורת גוף נורמלית היא 37°C (98.6°F); חום מתחיל בסביבות 38°C (100.4°F)
- גובה: מים רותחים בטמפרטורות נמוכות יותר ככל שהגובה עולה (~95°C בגובה 2000 מטר)
יישומי טמפרטורה בתעשיות
ייצור תעשייתי
- עיבוד וחישול מתכותייצור פלדה (∼1538°C), בקרת סגסוגות ועקומות טיפול בחום דורשים מדידת טמפרטורה גבוהה ומדויקת לאיכות, מיקרו-מבנה ובטיחות
- כימיה ופטרוכימיהפיצוח, רפורמינג, פולימריזציה ועמודי זיקוק מסתמכים על פרופיל טמפרטורה מדויק לתפוקה, בטיחות ויעילות בטווחים רחבים
- אלקטרוניקה ומוליכים למחצהחישול בתנור (1000°C+), חלונות הפקדה/איכול ובקרת חדרים נקיים הדוקה (±0.1°C) עומדים בבסיס ביצועי ותפוקת מכשירים מתקדמים
רפואה ושירותי בריאות
- ניטור טמפרטורת הגוףטווח טמפרטורת ליבה נורמלי 36.1–37.2°C; ספי חום; ניהול היפותרמיה/היפרתרמיה; ניטור רציף בטיפול נמרץ ובניתוחים
- אחסון תרופותשרשרת קירור לחיסונים (2–8°C), מקפיאים אולטרה-קרים (עד -80°C) ומעקב אחר חריגות לתרופות רגישות לטמפרטורה
- כיול ציוד רפואיעיקור (אוטוקלאבים ב-121°C), קריותרפיה (−196°C חנקן נוזלי) וכיול מכשירי אבחון וטיפול
מחקר מדעי
- פיזיקה ומדעי החומריםמוליכות-על ליד 0 K, קריוגניקה, מעברי פאזה, פיזיקת פלזמה (טווח מגה-קלווין) ומטרולוגיה מדויקת
- מחקר כימיקינטיקה ושיווי משקל של תגובות, בקרת התגבשות ויציבות תרמית במהלך סינתזה וניתוח
- חלל ותעופה וחללמערכות הגנה תרמית, דלקים קריוגניים (LH₂ ב-253°C-), איזון תרמי של חלליות ומחקרי אטמוספירות פלנטריות
אמנויות קולינריות ובטיחות מזון
- אפייה וקונדיטוריה מדויקתהתפחת לחם (26–29°C), טמפרינג של שוקולד (31–32°C), שלבי סוכר וניהול פרופיל תנור לתוצאות עקביות
- בטיחות ואיכות בשרטמפרטורות פנימיות בטוחות (עוף 74°C, בקר 63°C), בישול המשך, טבלאות סו-ויד ועמידה בתקן HACCP
- שימור ובטיחות מזוןאזור סכנה למזון (4–60°C), קירור מהיר, שלמות שרשרת הקירור ובקרת גדילת פתוגנים
יישומים מעשיים של טמפרטורה
- תהליכים תעשייתיים דורשים בקרת טמפרטורה מדויקת למטלורגיה, תגובות כימיות וייצור מוליכים למחצה
- יישומים רפואיים כוללים ניטור טמפרטורת הגוף, אחסון תרופות והליכי עיקור
- אמנויות הבישול תלויות בטמפרטורות ספציפיות לבטיחות מזון, כימיה של אפייה והכנת בשר
- מחקר מדעי משתמש בטמפרטורות קיצוניות מקריוגניקה (mK) ועד פיזיקת פלזמה (MK)
- מערכות מיזוג אוויר מייעלות את נוחות האדם באמצעות סולמות טמפרטורה אזוריים ובקרת לחות
יקום הטמפרטורות הקיצוניות
מאפס קוונטי להיתוך קוסמי
הטמפרטורה משתרעת על פני למעלה מ-32 סדרי גודל בהקשרים הנחקרים — מגזי קוונטים בננו-קלווין ליד האפס המוחלט ועד לפלזמות במגה-קלווין וליבות כוכבים. מיפוי טווח זה מאיר את החומר, האנרגיה והתנהגות הפאזות ברחבי היקום.
תופעות טמפרטורה אוניברסליות
| תופעה | קלווין (K) | צלזיוס (°C) | פרנהייט (°F) | משמעות פיזיקלית |
|---|---|---|---|---|
| אפס מוחלט (תיאורטי) | 0 K | -273.15°C | -459.67°F | כל התנועה המולקולרית נפסקת, מצב יסוד קוונטי |
| נקודת רתיחה של הליום נוזלי | 4.2 K | -268.95°C | -452.11°F | מוליכות-על, תופעות קוונטיות, טכנולוגיית חלל |
| רתיחה של חנקן נוזלי | 77 K | -196°C | -321°F | שימור קריוגני, מגנטים מוליכי-על |
| נקודת קיפאון של מים | 273.15 K | 0°C | 32°F | שימור חיים, דפוסי מזג אוויר, הגדרת צלזיוס |
| טמפרטורת חדר נוחה | 295 K | 22°C | 72°F | נוחות תרמית אנושית, בקרת אקלים במבנים |
| טמפרטורת גוף האדם | 310 K | 37°C | 98.6°F | פיזיולוגיה אנושית אופטימלית, מדד בריאות רפואי |
| נקודת רתיחה של מים | 373 K | 100°C | 212°F | כוח קיטור, בישול, הגדרת צלזיוס/פרנהייט |
| אפייה בתנור ביתי | 450 K | 177°C | 350°F | הכנת מזון, תגובות כימיות בבישול |
| נקודת התכה של עופרת | 601 K | 328°C | 622°F | עבודת מתכת, הלחמת אלקטרוניקה |
| נקודת התכה של ברזל | 1811 K | 1538°C | 2800°F | ייצור פלדה, עבודת מתכת תעשייתית |
| טמפרטורת פני השמש | 5778 K | 5505°C | 9941°F | פיזיקה של כוכבים, אנרגיה סולארית, ספקטרום אור |
| טמפרטורת ליבת השמש | 15,000,000 K | 15,000,000°C | 27,000,000°F | היתוך גרעיני, ייצור אנרגיה, התפתחות כוכבים |
| טמפרטורת פלאנק (מקסימום תיאורטי) | 1.416784 × 10³² K | 1.416784 × 10³² °C | 2.55 × 10³² °F | גבול פיזיקה תיאורטי, תנאי המפץ הגדול, כבידה קוונטית (CODATA 2018) |
עובדות מדהימות על טמפרטורה
הטמפרטורה הקרה ביותר שהושגה אי פעם באופן מלאכותי היא 0.0000000001 K - עשירית מיליארדית המעלה מעל האפס המוחלט, קר יותר מהחלל החיצון!
ערוצי ברקים מגיעים לטמפרטורות של 30,000 K (53,540°F) - חם פי חמישה מפני השמש!
גופך מייצר חום השווה לנורת 100 ואט, תוך שמירה על טמפרטורה מדויקת בטווח של ±0.5°C להישרדות!
המרות טמפרטורה חיוניות
דוגמאות המרה מהירות
25°C (טמפרטורת החדר)→77°F
100°F (יום חם)→37.8°C
273 K (קיפאון מים)→0°C
27°C (יום חם)→300 K
672°R (רתיחת מים)→212°F
נוסחאות המרה קנוניות
| צלזיוס לפרנהייט | °F = (°C × 9/5) + 32 | 25°C → 77°F |
| פרנהייט לצלזיוס | °C = (°F − 32) × 5/9 | 100°F → 37.8°C |
| צלזיוס לקלווין | K = °C + 273.15 | 27°C → 300.15 K |
| קלווין לצלזיוס | °C = K − 273.15 | 273.15 K → 0°C |
| פרנהייט לקלווין | K = (°F + 459.67) × 5/9 | 68°F → 293.15 K |
| קלווין לפרנהייט | °F = (K × 9/5) − 459.67 | 373.15 K → 212°F |
| רנקין לקלווין | K = °R × 5/9 | 491.67°R → 273.15 K |
| קלווין לרנקין | °R = K × 9/5 | 273.15 K → 491.67°R |
| ראומיר לצלזיוס | °C = °Ré × 5/4 | 80°Ré → 100°C |
| דליל לצלזיוס | °C = 100 − (°De × 2/3) | 0°De → 100°C; 150°De → 0°C |
| ניוטון לצלזיוס | °C = °N × 100/33 | 33°N → 100°C |
| רומר לצלזיוס | °C = (°Rø − 7.5) × 40/21 | 60°Rø → 100°C |
| צלזיוס לראומיר | °Ré = °C × 4/5 | 100°C → 80°Ré |
| צלזיוס לדליל | °De = (100 − °C) × 3/2 | 0°C → 150°De; 100°C → 0°De |
| צלזיוס לניוטון | °N = °C × 33/100 | 100°C → 33°N |
| צלזיוס לרומר | °Rø = (°C × 21/40) + 7.5 | 100°C → 60°Rø |
נקודות ייחוס טמפרטורה אוניברסליות
| נקודת ייחוס | קלווין (K) | צלזיוס (°C) | פרנהייט (°F) | יישום מעשי |
|---|---|---|---|---|
| אפס מוחלט | 0 K | -273.15°C | -459.67°F | מינימום תיאורטי; מצב יסוד קוונטי |
| הנקודה המשולשת של המים | 273.16 K | 0.01°C | 32.018°F | ייחוס תרמודינמי מדויק; כיול |
| נקודת הקיפאון של המים | 273.15 K | 0°C | 32°F | בטיחות מזון, אקלים, עוגן היסטורי של צלזיוס |
| טמפרטורת החדר | 295 K | 22°C | 72°F | נוחות אנושית, נקודת תכנון למיזוג אוויר |
| טמפרטורת גוף האדם | 310 K | 37°C | 98.6°F | סימן חיוני קליני; ניטור בריאות |
| נקודת הרתיחה של המים | 373.15 K | 100°C | 212°F | בישול, עיקור, כוח קיטור (1 אטמוספירה) |
| אפייה בתנור ביתי | 450 K | 177°C | 350°F | הגדרת אפייה נפוצה |
| רתיחת חנקן נוזלי | 77 K | -196°C | -321°F | קריוגניקה ושימור |
| נקודת התכה של עופרת | 601 K | 328°C | 622°F | הלחמה, מטלורגיה |
| נקודת התכה של ברזל | 1811 K | 1538°C | 2800°F | ייצור פלדה |
| טמפרטורת פני השמש | 5778 K | 5505°C | 9941°F | פיזיקה סולארית |
| קרינת הרקע הקוסמית | 2.7255 K | -270.4245°C | -454.764°F | קרינה שרידית של המפץ הגדול |
| המראת קרח יבש (CO₂) | 194.65 K | -78.5°C | -109.3°F | הובלת מזון, אפקטים של ערפל, קירור מעבדה |
| נקודת למדא של הליום (מעבר He-II) | 2.17 K | -270.98°C | -455.76°F | מעבר לנוזל-על; קריוגניקה |
| רתיחת חמצן נוזלי | 90.19 K | -182.96°C | -297.33°F | מחמצני רקטות, חמצן רפואי |
| נקודת קיפאון של כספית | 234.32 K | -38.83°C | -37.89°F | מגבלות נוזל מדחום |
| טמפרטורת האוויר הגבוהה ביותר שנמדדה | 329.85 K | 56.7°C | 134.1°F | עמק המוות (1913) — שנוי במחלוקת; אומת לאחרונה ~54.4°C |
| טמפרטורת האוויר הנמוכה ביותר שנמדדה | 183.95 K | -89.2°C | -128.6°F | תחנת ווסטוק, אנטארקטיקה (1983) |
| הגשת קפה (חם, טעים) | 333.15 K | 60°C | 140°F | שתייה נוחה; >70°C מגביר את הסיכון לכוויה |
| פסטור חלב (HTST) | 345.15 K | 72°C | 161.6°F | טמפרטורה גבוהה, זמן קצר: 15 שניות |
נקודת רתיחה של מים לעומת גובה (בקירוב)
| גובה | צלזיוס (°C) | פרנהייט (°F) | הערות |
|---|---|---|---|
| פני הים (0 מ') | 100°C | 212°F | לחץ אטמוספרי סטנדרטי (1 אטמוספירה) |
| 500 מ' | 98°C | 208°F | בקירוב |
| 1,000 מ' | 96.5°C | 205.7°F | בקירוב |
| 1,500 מ' | 95°C | 203°F | בקירוב |
| 2,000 מ' | 93°C | 199°F | בקירוב |
| 3,000 מ' | 90°C | 194°F | בקירוב |
הבדלי טמפרטורה לעומת טמפרטורות מוחלטות
יחידות הפרש מודדות מרווחים (שינויים) ולא מצבים מוחלטים.
- 1 Δ°C שווה ל-1 K (גודל זהה)
- 1 Δ°F שווה ל-1 Δ°R שווה ל-5/9 K
- השתמשו ב-Δ לעלייה/ירידה בטמפרטורה, מדרגים וסובלנות
| יחידת מרווח | שווה ל-(K) | הערות |
|---|---|---|
| Δ°C (הפרש במעלות צלזיוס) | 1 K | אותו גודל כמו מרווח קלווין |
| Δ°F (הפרש במעלות פרנהייט) | 5/9 K | אותו גודל כמו Δ°R |
| Δ°R (הפרש במעלות רנקין) | 5/9 K | אותו גודל כמו Δ°F |
המרת סימן גז קולינרי (בקירוב)
סימן הגז הוא הגדרת תנור משוערת; תנורים בודדים משתנים. יש לוודא תמיד עם מדחום לתנור.
| סימן גז | צלזיוס (°C) | פרנהייט (°F) |
|---|---|---|
| 1/4 | 107°C | 225°F |
| 1/2 | 121°C | 250°F |
| 1 | 135°C | 275°F |
| 2 | 149°C | 300°F |
| 3 | 163°C | 325°F |
| 4 | 177°C | 350°F |
| 5 | 191°C | 375°F |
| 6 | 204°C | 400°F |
| 7 | 218°C | 425°F |
| 8 | 232°C | 450°F |
| 9 | 246°C | 475°F |
קטלוג מלא של יחידות טמפרטורה
סולמות מוחלטים
| מזהה יחידה | שם | סמל | תיאור | המר לקלווין | המר מקלווין |
|---|---|---|---|---|---|
| K | קלווין | K | יחידת הבסיס של SI לטמפרטורה תרמודינמית. | K = K | K = K |
| water-triple | הנקודה המשולשת של המים | TPW | ייחוס יסודי: 1 TPW = 273.16 K | K = TPW × 273.16 | TPW = K ÷ 273.16 |
סולמות יחסיים
| מזהה יחידה | שם | סמל | תיאור | המר לקלווין | המר מקלווין |
|---|---|---|---|---|---|
| C | צלזיוס | °C | סולם מבוסס מים; גודל המעלה שווה לקלווין | K = °C + 273.15 | °C = K − 273.15 |
| F | פרנהייט | °F | סולם מוכוון אדם המשמש בארה"ב | K = (°F + 459.67) × 5/9 | °F = (K × 9/5) − 459.67 |
| R | רנקין | °R | פרנהייט מוחלט עם אותו גודל מעלה כמו °F | K = °R × 5/9 | °R = K × 9/5 |
סולמות היסטוריים
| מזהה יחידה | שם | סמל | תיאור | המר לקלווין | המר מקלווין |
|---|---|---|---|---|---|
| Re | ראומיר | °Ré | 0°Ré קיפאון, 80°Ré רתיחה | K = (°Ré × 5/4) + 273.15 | °Ré = (K − 273.15) × 4/5 |
| De | דליל | °De | סגנון הפוך: 0°De רתיחה, 150°De קיפאון | K = 373.15 − (°De × 2/3) | °De = (373.15 − K) × 3/2 |
| N | ניוטון | °N | 0°N קיפאון, 33°N רתיחה | K = 273.15 + (°N × 100/33) | °N = (K − 273.15) × 33/100 |
| Ro | רומר | °Rø | 7.5°Rø קיפאון, 60°Rø רתיחה | K = 273.15 + ((°Rø − 7.5) × 40/21) | °Rø = ((K − 273.15) × 21/40) + 7.5 |
מדעיים וקיצוניים
| מזהה יחידה | שם | סמל | תיאור | המר לקלווין | המר מקלווין |
|---|---|---|---|---|---|
| mK | מיליקלווין | mK | קריוגניקה ומוליכות-על | K = mK × 1e−3 | mK = K × 1e3 |
| μK | מיקרוקלווין | μK | עיבוי בוז-איינשטיין; גזים קוונטיים | K = μK × 1e−6 | μK = K × 1e6 |
| nK | ננוקלווין | nK | הגבול הקרוב לאפס המוחלט | K = nK × 1e−9 | nK = K × 1e9 |
| eV | אלקטרונוולט (שווה ערך לטמפרטורה) | eV | טמפרטורה שוות-ערך לאנרגיה; פלזמות | K ≈ eV × 11604.51812 | eV ≈ K ÷ 11604.51812 |
| meV | מיליאלקטרונוולט (ש"ע טמפ') | meV | פיזיקה של מצב מוצק | K ≈ meV × 11.60451812 | meV ≈ K ÷ 11.60451812 |
| keV | קילואלקטרונוולט (ש"ע טמפ') | keV | פלזמות באנרגיה גבוהה | K ≈ keV × 1.160451812×10^7 | keV ≈ K ÷ 1.160451812×10^7 |
| dK | דציקלווין | dK | קלווין עם קידומת SI | K = dK × 1e−1 | dK = K × 10 |
| cK | סנטיקלווין | cK | קלווין עם קידומת SI | K = cK × 1e−2 | cK = K × 100 |
| kK | קילוקלווין | kK | פלזמות אסטרופיזיות | K = kK × 1000 | kK = K ÷ 1000 |
| MK | מגהקלווין | MK | פנים כוכבים | K = MK × 1e6 | MK = K ÷ 1e6 |
| T_P | טמפרטורת פלאנק | T_P | גבול עליון תיאורטי (CODATA 2018) | K = T_P × 1.416784×10^32 | T_P = K ÷ 1.416784×10^32 |
יחידות הפרש (מרווח)
| מזהה יחידה | שם | סמל | תיאור | המר לקלווין | המר מקלווין |
|---|---|---|---|---|---|
| dC | מעלת צלזיוס (הפרש) | Δ°C | מרווח טמפרטורה השווה ל-1 K | — | — |
| dF | מעלת פרנהייט (הפרש) | Δ°F | מרווח טמפרטורה השווה ל-5/9 K | — | — |
| dR | מעלת רנקין (הפרש) | Δ°R | אותו גודל כמו Δ°F (5/9 K) | — | — |
קולינריות
| מזהה יחידה | שם | סמל | תיאור | המר לקלווין | המר מקלווין |
|---|---|---|---|---|---|
| GM | סימן גז (בקירוב) | GM | הגדרת תנור גז משוערת בבריטניה; ראו טבלה למעלה | — | — |
אמות מידה לטמפרטורה יומיומית
| טמפרטורה | קלווין (K) | צלזיוס (°C) | פרנהייט (°F) | הקשר |
|---|---|---|---|---|
| אפס מוחלט | 0 K | -273.15°C | -459.67°F | מינימום תיאורטי; מצב יסוד קוונטי |
| הליום נוזלי | 4.2 K | -268.95°C | -452°F | מחקר מוליכות-על |
| חנקן נוזלי | 77 K | -196°C | -321°F | שימור קריוגני |
| קרח יבש | 194.65 K | -78.5°C | -109°F | הובלת מזון, אפקטים של ערפל |
| קיפאון מים | 273.15 K | 0°C | 32°F | יצירת קרח, מזג אוויר חורפי |
| טמפרטורת החדר | 295 K | 22°C | 72°F | נוחות אנושית, תכנון מיזוג אוויר |
| טמפרטורת הגוף | 310 K | 37°C | 98.6°F | טמפרטורת ליבה אנושית נורמלית |
| יום קיץ חם | 313 K | 40°C | 104°F | אזהרת חום קיצוני |
| רתיחת מים | 373 K | 100°C | 212°F | בישול, עיקור |
| תנור פיצה | 755 K | 482°C | 900°F | פיצה בתנור עצים |
| התכת פלדה | 1811 K | 1538°C | 2800°F | עבודת מתכת תעשייתית |
| פני השמש | 5778 K | 5505°C | 9941°F | פיזיקה סולארית |
כיול ותקני טמפרטורה בינלאומיים
נקודות קבועות של ITS-90
| נקודה קבועה | קלווין (K) | צלזיוס (°C) | הערות |
|---|---|---|---|
| הנקודה המשולשת של מימן | 13.8033 K | -259.3467°C | ייחוס קריוגני יסודי |
| הנקודה המשולשת של ניאון | 24.5561 K | -248.5939°C | כיול בטמפרטורה נמוכה |
| הנקודה המשולשת של חמצן | 54.3584 K | -218.7916°C | יישומים קריוגניים |
| הנקודה המשולשת של ארגון | 83.8058 K | -189.3442°C | ייחוס גז תעשייתי |
| הנקודה המשולשת של כספית | 234.3156 K | -38.8344°C | נוזל מדחום היסטורי |
| הנקודה המשולשת של המים | 273.16 K | 0.01°C | נקודת ייחוס מגדירה (מדויקת) |
| נקודת ההתכה של גליום | 302.9146 K | 29.7646°C | תקן קרוב לטמפרטורת החדר |
| נקודת הקיפאון של אינדיום | 429.7485 K | 156.5985°C | כיול בטווח בינוני |
| נקודת הקיפאון של בדיל | 505.078 K | 231.928°C | טווח טמפרטורות הלחמה |
| נקודת הקיפאון של אבץ | 692.677 K | 419.527°C | ייחוס טמפרטורה גבוהה |
| נקודת הקיפאון של אלומיניום | 933.473 K | 660.323°C | תקן מטלורגיה |
| נקודת הקיפאון של כסף | 1234.93 K | 961.78°C | ייחוס מתכות יקרות |
| נקודת הקיפאון של זהב | 1337.33 K | 1064.18°C | תקן דיוק גבוה |
| נקודת הקיפאון של נחושת | 1357.77 K | 1084.62°C | ייחוס מתכות תעשייתיות |
- ITS-90 (סולם הטמפרטורה הבינלאומי של 1990) מגדיר טמפרטורה באמצעות נקודות קבועות אלו
- מדחומים מודרניים מכוילים כנגד טמפרטורות ייחוס אלו לצורך עקיבות
- ההגדרה מחדש של SI משנת 2019 מאפשרת מימוש של קלווין ללא חפצים פיזיים
- אי-ודאות הכיול גדלה בטמפרטורות קיצוניות (נמוכות מאוד או גבוהות מאוד)
- מעבדות תקנים ראשוניות מתחזקות נקודות קבועות אלו בדיוק גבוה
שיטות עבודה מומלצות למדידה
עיגול ואי-ודאות במדידה
- דווחו על טמפרטורה בדיוק המתאים: מדחומים ביתיים בדרך כלל ±0.5°C, מכשירים מדעיים ±0.01°C או טוב יותר
- המרות לקלווין: השתמשו תמיד ב-273.15 (לא 273) לעבודה מדויקת: K = °C + 273.15
- הימנעו מדיוק כוזב: אל תדווחו על 98.6°F כ-37.00000°C; עיגול מתאים הוא 37.0°C
- להבדלי טמפרטורה יש אותה אי-ודאות כמו למדידות מוחלטות באותו סולם
- בעת המרה, שמרו על ספרות משמעותיות: 20°C (2 ספרות משמעותיות) → 68°F, לא 68.00°F
- סחיפת כיול: יש לכייל מחדש מדחומים מעת לעת, במיוחד בטמפרטורות קיצוניות
מונחים וסמלים של טמפרטורה
- קלווין משתמש ב-'K' ללא סמל מעלה (השתנה ב-1967): כתבו '300 K', לא '300°K'
- צלזיוס, פרנהייט וסולמות יחסיים אחרים משתמשים בסמל המעלה: °C, °F, °Ré וכו'.
- הקידומת דלתא (Δ) מציינת הבדל טמפרטורה: Δ5°C פירושו שינוי של 5 מעלות, לא טמפרטורה מוחלטת של 5°C
- אפס מוחלט: 0 K = -273.15°C = -459.67°F (מינימום תיאורטי; החוק השלישי של התרמודינמיקה)
- נקודה משולשת: טמפרטורה ולחץ ייחודיים שבהם מתקיימות יחד הפאזות המוצקה, הנוזלית והגזית (למים: 273.16 K ב-611.657 Pa)
- טמפרטורה תרמודינמית: טמפרטורה הנמדדת בקלווין ביחס לאפס המוחלט
- ITS-90: סולם הטמפרטורה הבינלאומי של 1990, התקן הנוכחי לתרמומטריה מעשית
- קריוגניקה: מדע הטמפרטורות מתחת ל-150°C- (123 K); מוליכות-על, אפקטים קוונטיים
- פירומטריה: מדידת טמפרטורות גבוהות (מעל ~600°C) באמצעות קרינה תרמית
- שיווי משקל תרמי: שתי מערכות במגע אינן מחליפות חום נטו; יש להן אותה טמפרטורה
שאלות נפוצות על טמפרטורה
איך ממירים צלזיוס לפרנהייט?
השתמשו ב-°F = (°C × 9/5) + 32. דוגמה: 25°C → 77°F
איך ממירים פרנהייט לצלזיוס?
השתמשו ב-°C = (°F − 32) × 5/9. דוגמה: 100°F → 37.8°C
איך ממירים צלזיוס לקלווין?
השתמשו ב-K = °C + 273.15. דוגמה: 27°C → 300.15 K
איך ממירים פרנהייט לקלווין?
השתמשו ב-K = (°F + 459.67) × 5/9. דוגמה: 68°F → 293.15 K
מה ההבדל בין °C ל-Δ°C?
°C מבטא טמפרטורה מוחלטת; Δ°C מבטא הבדל טמפרטורה (מרווח). 1 Δ°C שווה ל-1 K
מה זה רנקין (°R)?
סולם מוחלט המשתמש במעלות פרנהייט: 0°R = אפס מוחלט; °R = K × 9/5
מהי הנקודה המשולשת של המים?
273.16 K, שם מתקיימות יחד הפאזות המוצקה, הנוזלית והגזית של המים; משמש כנקודת ייחוס תרמודינמית
איך אלקטרון-וולט קשור לטמפרטורה?
1 eV מתאים ל-11604.51812 K באמצעות קבוע בולצמן (k_B). משמש לפלזמות ולהקשרים של אנרגיה גבוהה
מהי טמפרטורת פלאנק?
כ-1.4168×10^32 K, גבול עליון תיאורטי שבו הפיזיקה המוכרת קורסת
מהן טמפרטורות החדר והגוף הטיפוסיות?
חדר ~22°C (295 K); גוף האדם ~37°C (310 K)
מדוע לקלווין אין סמל מעלה?
קלווין היא יחידה תרמודינמית מוחלטת המוגדרת באמצעות קבוע פיזיקלי (k_B), ולא סולם שרירותי, ולכן היא משתמשת ב-K (ולא ב-°K).
האם טמפרטורה יכולה להיות שלילית בקלווין?
טמפרטורה מוחלטת בקלווין אינה יכולה להיות שלילית; עם זאת, מערכות מסוימות מציגות 'טמפרטורה שלילית' במובן של היפוך אוכלוסייה — הן חמות יותר מכל K חיובי.
מדריך כלים מלא
כל 71 הכלים הזמינים ב-UNITS
סנן לפי:
קטגוריות: