Kigeuzi cha Joto
Kutoka Sifuri Kabisa hadi Viini vya Nyota: Kubobea Katika Mizani Yote ya Joto
Joto hudhibiti kila kitu kuanzia mekaniki ya quantum hadi muunganisho wa nyota, kutoka michakato ya viwandani hadi faraja ya kila siku. Mwongozo huu wenye mamlaka unajumuisha mizani yote mikuu (Kelvin, Selsiyasi, Farenheiti, Rankine, Réaumur, Delisle, Newton, Rømer), tofauti za joto (Δ°C, Δ°F, Δ°R), viwango vya juu vya kisayansi (mK, μK, nK, eV), na alama za kumbukumbu za vitendo — umeboreshwa kwa uwazi, usahihi, na SEO.
Unachoweza Kubadilisha
Kigeuzi hiki kinashughulikia vitengo 30+ vya joto ikiwa ni pamoja na mizani kamili (Kelvin, Rankine), mizani ya kulinganisha (Selsiyasi, Farenheiti), mizani ya kihistoria (Réaumur, Delisle, Newton, Rømer), vitengo vya kisayansi (millikelvin hadi megakelvin, elektrovolti), tofauti za joto (Δ°C, Δ°F), na mizani ya upishi (Alama ya Gesi). Badilisha kwa usahihi katika vipimo vyote vya joto vya thermodainamiki, kisayansi, na vya kila siku.
Mizani ya Msingi ya Joto
Kelvin (K) - Mzani Kabisa wa Joto
Kitengo cha msingi cha SI cha joto la thermodainamiki. Tangu 2019, Kelvin inafafanuliwa kwa kuweka sabitisho la Boltzmann (k_B = 1.380649×10⁻²³ J·K⁻¹). Ni mzani kamili wenye 0 K kwenye sifuri kabisa, msingi wa thermodainamiki, kriojeniki, mekaniki ya takwimu, na hesabu za kisayansi za usahihi.
Mizani ya Kisayansi (Kabisa)
Kitengo cha Msingi: Kelvin (K) - Imeegemezwa Kwenye Sifuri Kabisa
Faida: Hesabu za thermodainamiki, mekaniki ya quantum, fizikia ya takwimu, uwiano wa moja kwa moja na nishati ya molekuli
Matumizi: Utafiti wote wa kisayansi, uchunguzi wa anga, kriojeniki, upitishaji mkuu, fizikia ya chembe
- Kelvin (K) - Mzani KabisaMzani kamili unaoanzia 0 K; ukubwa wa digrii ni sawa na Selsiyasi. Hutumika katika sheria za gesi, mionzi ya mwili mweusi, kriojeniki, na milinganyo ya thermodainamiki
- Selsiyasi (°C) - Mzani Unaotegemea MajiInafafanuliwa kupitia mabadiliko ya hali ya maji katika shinikizo la kawaida (0°C kuganda, 100°C kuchemka); ukubwa wa digrii ni sawa na Kelvin. Hutumika sana katika maabara, viwanda, na maisha ya kila siku duniani kote
- Rankine (°R) - Farenheiti KabisaMbadala kamili wa Farenheiti wenye ukubwa sawa wa digrii; 0°R = sifuri kabisa. Kawaida katika thermodainamiki na uhandisi wa angani wa Marekani
Mizani ya Kihistoria & Kikanda
Kitengo cha Msingi: Farenheiti (°F) - Mzani wa Faraja ya Binadamu
Faida: Usahihi wa kiwango cha binadamu kwa hali ya hewa, ufuatiliaji wa joto la mwili, udhibiti wa faraja
Matumizi: Marekani, baadhi ya mataifa ya Karibiani, kuripoti hali ya hewa, matumizi ya kimatibabu
- Farenheiti (°F) - Mzani wa Faraja ya BinadamuMzani unaolenga binadamu: maji huganda kwa 32°F na kuchemka kwa 212°F (1 atm). Kawaida katika hali ya hewa ya Marekani, HVAC, upishi, na mazingira ya kimatibabu
- Réaumur (°Ré) - Kihistoria cha UlayaMzani wa kihistoria wa Ulaya wenye 0°Ré wakati wa kuganda na 80°Ré wakati wa kuchemka. Bado unarejelewa katika mapishi ya zamani na baadhi ya viwanda
- Newton (°N) - Kihistoria cha KisayansiUlipendekezwa na Isaac Newton (1701) ukiwa na 0°N wakati wa kuganda na 33°N wakati wa kuchemka. Hasa wa umuhimu wa kihistoria leo
Dhana Muhimu za Mizani ya Joto
- Kelvin (K) ni mzani kamili unaoanzia 0 K (sifuri kabisa) - muhimu kwa hesabu za kisayansi
- Selsiyasi (°C) hutumia alama za kumbukumbu za maji: 0°C kuganda, 100°C kuchemka kwa shinikizo la kawaida
- Farenheiti (°F) hutoa usahihi wa kiwango cha binadamu: 32°F kuganda, 212°F kuchemka, kawaida katika hali ya hewa ya Marekani
- Rankine (°R) inachanganya rejeleo la sifuri kabisa na ukubwa wa digrii ya Farenheiti kwa uhandisi
- Kazi zote za kisayansi zinapaswa kutumia Kelvin kwa hesabu za thermodainamiki na sheria za gesi
Mageuzi ya Upimaji wa Joto
Enzi ya Awali: Kutoka Hisia za Binadamu hadi Vyombo vya Kisayansi
Tathmini ya Joto ya Kale (Kabla ya 1500 BK)
Kabla ya Themometa: Mbinu Zinazotegemea Binadamu
- Jaribio la Kugusa kwa Mkono: Wahunzi wa kale walikadiria joto la chuma kwa kugusa - muhimu kwa kuunda silaha na zana
- Utambuzi wa Rangi: Uchomaji wa vyungu ulitegemea rangi za moto na udongo - nyekundu, machungwa, njano, nyeupe zilionyesha ongezeko la joto
- Uchunguzi wa Tabia: Mabadiliko ya tabia ya wanyama kulingana na joto la mazingira - ruwaza za uhamaji, ishara za usingizi wa baridi
- Viashiria vya Mimea: Mabadiliko ya majani, ruwaza za maua kama viongozi vya joto - kalenda za kilimo zilizotegemea fenolojia
- Hali za Maji: Barafu, kimiminika, mvuke - marejeleo ya awali ya joto ya ulimwengu wote katika tamaduni zote
Kabla ya vyombo, staarabu zilikadiria joto kupitia hisia za binadamu na ishara za asili — majaribio ya kugusa, rangi ya moto na vifaa, tabia ya wanyama, na mizunguko ya mimea — na hivyo kuunda misingi ya kitaalamu ya maarifa ya awali ya joto.
Kuzaliwa kwa Theomometri (1593-1742)
Mapinduzi ya Kisayansi: Kupima Joto Kiasi
- 1593: Themoskopu ya Galileo - Kifaa cha kwanza cha kupima joto kinachotumia upanuzi wa hewa katika mrija uliojaa maji
- 1654: Ferdinand II wa Tuscany - Themometa ya kwanza iliyofungwa ya kioevu-katika-kioo (pombe)
- 1701: Isaac Newton - Alipendekeza mzani wa joto wenye 0°N wakati wa kuganda, 33°N kwenye joto la mwili
- 1714: Gabriel Fahrenheit - Themometa ya zebaki na mzani sanifu (32°F kuganda, 212°F kuchemka)
- 1730: René Réaumur - Themometa ya pombe yenye mzani wa 0°r kuganda, 80°r kuchemka
- 1742: Anders Celsius - Mzani wa sentigredi wenye 0°C kuganda, 100°C kuchemka (awali ulikuwa umegeuzwa!)
- 1743: Jean-Pierre Christin - Aligeuza mzani wa Selsiyasi kuwa wa kisasa
Mapinduzi ya kisayansi yalibadilisha joto kutoka hisia kuwa kipimo. Kutoka themoskopu ya Galileo hadi themometa ya zebaki ya Fahrenheit na mzani wa sentigredi wa Celsius, vifaa viliwezesha theomometri sahihi na inayoweza kurudiwa katika sayansi na viwanda.
Ugunduzi wa Joto Kabisa (1702-1854)
Juhudi za Kutafuta Sifuri Kabisa (1702-1848)
Kugundua Kikomo cha Chini cha Joto
- 1702: Guillaume Amontons - Aliona shinikizo la gesi → 0 katika joto lisilobadilika, akadokeza sifuri kabisa
- 1787: Jacques Charles - Aligundua gesi hujikunja kwa 1/273 kwa kila °C (Sheria ya Charles)
- 1802: Joseph Gay-Lussac - Aliboresha sheria za gesi, akakisia hadi -273°C kama kiwango cha chini cha kinadharia
- 1848: William Thomson (Lord Kelvin) - Alipendekeza mzani kamili wa joto unaoanzia -273.15°C
- 1854: Mzani wa Kelvin ulipitishwa - 0 K kama sifuri kabisa, ukubwa wa digrii sawa na Selsiyasi
Majaribio ya sheria za gesi yalifunua kikomo cha msingi cha joto. Kwa kukisia ujazo na shinikizo la gesi hadi sifuri, wanasayansi waligundua sifuri kabisa (-273.15°C), na kusababisha mzani wa Kelvin — muhimu kwa thermodainamiki na mekaniki ya takwimu.
Enzi ya Kisasa: Kutoka Vitu vya Kale hadi Sabitisho za Msingi
Usanifishaji wa Kisasa (1887-2019)
Kutoka Viwango vya Kimwili hadi Sabitisho za Msingi
- 1887: Ofisi ya Kimataifa ya Vipimo na Mizani - Viwango vya kwanza vya kimataifa vya joto
- 1927: Mzani wa Kimataifa wa Joto (ITS-27) - Uliotegemea alama 6 zisizobadilika kutoka O₂ hadi Au
- 1948: Selsiyasi inachukua nafasi ya 'sentigredi' rasmi - Azimio la 9 la CGPM
- 1954: Alama ya mara tatu ya maji (273.16 K) - Ilifafanuliwa kama rejeleo la msingi la Kelvin
- 1967: Kelvin (K) ilipitishwa kama kitengo cha msingi cha SI - Inachukua nafasi ya 'digrii Kelvin' (°K)
- 1990: ITS-90 - Mzani wa sasa wa kimataifa wa joto wenye alama 17 zisizobadilika
- 2019: Ufafanuzi Upya wa SI - Kelvin inafafanuliwa na sabitisho la Boltzmann (k_B = 1.380649×10⁻²³ J·K⁻¹)
Theomometri ya kisasa ilibadilika kutoka vitu vya kimwili hadi fizikia ya msingi. Ufafanuzi upya wa 2019 uliunganisha Kelvin na sabitisho la Boltzmann, na kufanya vipimo vya joto kuwa vya kurudiwa popote ulimwenguni bila kutegemea viwango vya vifaa.
Kwa Nini Ufafanuzi Upya wa 2019 ni Muhimu
Ufafanuzi upya wa Kelvin unawakilisha mabadiliko ya dhana kutoka kipimo kinachotegemea vifaa hadi kipimo kinachotegemea fizikia.
- Uwezo wa Kurudiwa Ulimwenguni Pote: Maabara yoyote yenye viwango vya quantum inaweza kutambua Kelvin kwa kujitegemea
- Uthabiti wa Muda Mrefu: Sabitisho la Boltzmann haliyumbi, haliharibiki, wala halihitaji kuhifadhiwa
- Joto Kali: Huwezesha vipimo sahihi kutoka nanokelvin hadi gigakelvin
- Teknolojia ya Quantum: Husaidia utafiti wa kompyuta za quantum, kriojeniki, na upitishaji mkuu
- Fizikia ya Msingi: Vitengo vyote vya msingi vya SI sasa vinafafanuliwa na sabitisho za asili
Mageuzi ya Upimaji wa Joto
- Mbinu za awali zilitegemea kugusa kwa hisia na matukio ya asili kama vile barafu kuyeyuka
- 1593: Galileo alivumbua themoskopu ya kwanza, na kusababisha upimaji wa kiasi wa joto
- 1724: Daniel Fahrenheit alisanifisha themometa za zebaki na mzani tunaotumia leo
- 1742: Anders Celsius aliunda mzani wa sentigredi kulingana na mabadiliko ya hali ya maji
- 1848: Lord Kelvin alianzisha mzani kamili wa joto, msingi wa fizikia ya kisasa
Misaada ya Kumbukumbu & Mbinu za Haraka za Ubadilishaji
Ubadilishaji wa Haraka wa Akili
Makadirio ya haraka kwa matumizi ya kila siku:
- C hadi F (kwa kukadiria): Zidisha mara mbili, ongeza 30 (k.m., 20°C → 40+30 = 70°F, halisi: 68°F)
- F hadi C (kwa kukadiria): Toa 30, gawanya kwa mbili (k.m., 70°F → 40÷2 = 20°C, halisi: 21°C)
- C hadi K: Ongeza tu 273 (au hasa 273.15 kwa usahihi)
- K hadi C: Toa 273 (au hasa 273.15)
- F hadi K: Ongeza 460, zidisha kwa 5/9 (au tumia (F+459.67)×5/9 hasa)
Fomula Sahihi za Ubadilishaji
Kwa hesabu sahihi:
- C hadi F: F = (C × 9/5) + 32 au F = (C × 1.8) + 32
- F hadi C: C = (F - 32) × 5/9
- C hadi K: K = C + 273.15
- K hadi C: C = K - 273.15
- F hadi K: K = (F + 459.67) × 5/9
- K hadi F: F = (K × 9/5) - 459.67
Joto Muhimu za Kumbukumbu
Kariri alama hizi za kumbukumbu:
- Sifuri kabisa: 0 K = -273.15°C = -459.67°F (joto la chini kabisa linalowezekana)
- Maji kuganda: 273.15 K = 0°C = 32°F (shinikizo la atm 1)
- Alama ya mara tatu ya maji: 273.16 K = 0.01°C (alama kamili ya ufafanuzi)
- Joto la chumba: ~293 K = 20°C = 68°F (joto la kawaida la kustarehesha)
- Joto la mwili: 310.15 K = 37°C = 98.6°F (joto la kawaida la msingi la binadamu)
- Maji kuchemka: 373.15 K = 100°C = 212°F (atm 1, usawa wa bahari)
- Jiko la wastani: ~450 K = 180°C = 356°F (Alama ya Gesi 4)
Tofauti za Joto (Vipindi)
Kuelewa vitengo vya Δ (delta):
- Mabadiliko ya 1°C = mabadiliko ya 1 K = mabadiliko ya 1.8°F = mabadiliko ya 1.8°R (ukubwa)
- Tumia kiambishi awali cha Δ kwa tofauti: Δ°C, Δ°F, ΔK (sio joto kamili)
- Mfano: Ikiwa joto litaongezeka kutoka 20°C hadi 25°C, hiyo ni mabadiliko ya Δ5°C = Δ9°F
- Kamwe usiongeze/kupunguza joto kamili katika mizani tofauti (20°C + 30°F ≠ 50 chochote!)
- Kwa vipindi, Kelvin na Selsiyasi ni sawa (kipindi cha 1 K = kipindi cha 1°C)
Makosa ya Kawaida ya Kuepuka
- Kelvin haina alama ya digrii: Andika 'K' sio '°K' (ilibadilishwa mnamo 1967)
- Usichanganye joto kamili na tofauti: 5°C ≠ Δ5°C katika muktadha
- Huwezi kuongeza/kuzidisha joto moja kwa moja: 10°C × 2 ≠ nishati ya joto sawa na 20°C
- Rankine ni Farenheiti kamili: 0°R = sifuri kabisa, SI 0°F
- Kelvin hasi haiwezekani: 0 K ni kiwango cha chini kabisa (isipokuwa vighairi vya quantum)
- Alama ya Gesi hutofautiana kulingana na jiko: GM4 ni ~180°C lakini inaweza kuwa ±15°C kulingana na chapa
- Selsiyasi ≠ Sentigredi kihistoria: Selsiyasi awali ilikuwa imegeuzwa (100° kuganda, 0° kuchemka!)
Vidokezo vya Vitendo vya Joto
- Hali ya hewa: Kariri alama muhimu (0°C=kuganda, 20°C=nzuri, 30°C=joto, 40°C=kali sana)
- Upishi: Joto la ndani la nyama ni muhimu kwa usalama (165°F/74°C kwa kuku)
- Sayansi: Tumia Kelvin kila wakati kwa hesabu za thermodainamiki (sheria za gesi, entropia)
- Safari: Marekani hutumia °F, dunia nyingi hutumia °C - jua ubadilishaji wa kukadiria
- Homa: Joto la kawaida la mwili 37°C (98.6°F); homa huanza karibu 38°C (100.4°F)
- Mwinuko: Maji huchemka kwenye joto la chini kadri mwinuko unavyoongezeka (~95°C kwenye mita 2000)
Matumizi ya Joto Katika Viwanda Mbalimbali
Utengenezaji wa Viwandani
- Uchakataji wa Metali & UundajiUtengenezaji wa chuma (∼1538°C), udhibiti wa aloi, na mikondo ya matibabu ya joto huhitaji kipimo sahihi cha joto la juu kwa ubora, muundo mdogo, na usalama
- Kemikali & PetrokemikaliNguzo za kupasua, kurekebisha, upolimishaji, na unyunyuzaji hutegemea maelezo sahihi ya joto kwa mavuno, usalama, na ufanisi katika viwango mbalimbali
- Elektroniki & SemikondaktaUkaushaji wa tanuru (1000°C+), madirisha ya uwekaji/uchongaji, na udhibiti mkali wa chumba safi (±0.1°C) huweka msingi wa utendaji na mavuno ya vifaa vya hali ya juu
Matibabu & Huduma za Afya
- Ufuatiliaji wa Joto la MwiliKiwango cha kawaida cha joto la msingi 36.1–37.2°C; vizingiti vya homa; usimamizi wa hipothemia/hiperthemia; ufuatiliaji endelevu katika huduma maalum na upasuaji
- Uhifadhi wa DawaMnyororo wa baridi wa chanjo (2–8°C), friza za baridi kali (hadi -80°C), na ufuatiliaji wa mkengeuko kwa dawa zinazohimili joto
- Urekebishaji wa Vifaa vya MatibabuUtakasaji (otoklavu za 121°C), tiba ya baridi (-196°C nitrojeni ya kioevu), na urekebishaji wa vifaa vya uchunguzi na matibabu
Utafiti wa Kisayansi
- Fizikia & Sayansi ya VifaaUpitishaji mkuu karibu na 0 K, kriojeniki, mabadiliko ya hali, fizikia ya plasma (kiwango cha megakelvin), na metrolojia ya usahihi
- Utafiti wa KemikaliKinetiki za mmenyuko na usawa, udhibiti wa ukaushaji, na uthabiti wa joto wakati wa usanisi na uchambuzi
- Anga & Anga za JuuMifumo ya ulinzi wa joto, propelanti za kriojeniki (LH₂ kwa -253°C), usawa wa joto wa vyombo vya angani, na masomo ya angahewa za sayari
Sanaa ya Upishi & Usalama wa Chakula
- Uokaji wa Usahihi & KekiUchachushaji wa mkate (26–29°C), utayarishaji wa chokoleti (31–32°C), hatua za sukari, na usimamizi wa wasifu wa jiko kwa matokeo thabiti
- Usalama & Ubora wa NyamaJoto salama la ndani (kuku 74°C, nyama ya ng'ombe 63°C), upikaji wa kuendelea, meza za sous-vide, na utiifu wa HACCP
- Uhifadhi & Usalama wa ChakulaEneo la hatari la chakula (4–60°C), upoaji wa haraka, uadilifu wa mnyororo wa baridi, na udhibiti wa ukuaji wa vimelea
Matumizi ya Vitendo ya Joto
- Michakato ya viwandani inahitaji udhibiti sahihi wa joto kwa metalurjia, mimenyuko ya kemikali, na utengenezaji wa semikondakta
- Matumizi ya kimatibabu ni pamoja na ufuatiliaji wa joto la mwili, uhifadhi wa dawa, na taratibu za utakasaji
- Sanaa ya upishi inategemea joto maalum kwa usalama wa chakula, kemia ya kuoka, na utayarishaji wa nyama
- Utafiti wa kisayansi hutumia joto kali kutoka kriojeniki (mK) hadi fizikia ya plasma (MK)
- Mifumo ya HVAC huboresha faraja ya binadamu kwa kutumia mizani ya joto ya kikanda na udhibiti wa unyevu
Ulimwengu wa Joto Kali
Kutoka Sifuri ya Quantum hadi Muunganisho wa Ulimwengu
Joto huenea zaidi ya amri 32 za ukubwa katika mazingira yaliyosomwa — kutoka gesi za quantum za nanokelvin karibu na sifuri kabisa hadi plasma za megakelvin na viini vya nyota. Kupanga ramani ya safu hii kunaangazia maada, nishati, na tabia ya hali katika ulimwengu wote.
Matukio ya Joto ya Ulimwengu Wote
| Tukio | Kelvin (K) | Selsiyasi (°C) | Farenheiti (°F) | Umuhimu wa Kimwili |
|---|---|---|---|---|
| Sifuri Kabisa (Kinadharia) | 0 K | -273.15°C | -459.67°F | Mwendo wote wa molekuli hukoma, hali ya msingi ya quantum |
| Kiwango cha Kuchemka cha Heliamu ya Kimiminika | 4.2 K | -268.95°C | -452.11°F | Upitishaji mkuu, matukio ya quantum, teknolojia ya angani |
| Kuchemka kwa Nitrojeni ya Kimiminika | 77 K | -196°C | -321°F | Uhifadhi wa kriojeniki, sumaku za upitishaji mkuu |
| Kiwango cha Kuganda cha Maji | 273.15 K | 0°C | 32°F | Uhifadhi wa maisha, ruwaza za hali ya hewa, ufafanuzi wa Selsiyasi |
| Joto la Kustarehesha la Chumba | 295 K | 22°C | 72°F | Faraja ya joto ya binadamu, udhibiti wa hali ya hewa katika majengo |
| Joto la Mwili wa Binadamu | 310 K | 37°C | 98.6°F | Fiziolojia bora ya binadamu, kiashiria cha afya ya kimatibabu |
| Kiwango cha Kuchemka cha Maji | 373 K | 100°C | 212°F | Nguvu ya mvuke, upishi, ufafanuzi wa Selsiyasi/Farenheiti |
| Uokaji wa Jikoni la Nyumbani | 450 K | 177°C | 350°F | Utayarishaji wa chakula, mimenyuko ya kemikali katika upishi |
| Kiwango cha Kuyeyuka cha Risasi | 601 K | 328°C | 622°F | Kazi za metali, uunganishaji wa elektroniki |
| Kiwango cha Kuyeyuka cha Chuma | 1811 K | 1538°C | 2800°F | Uzalishaji wa chuma, kazi za metali za viwandani |
| Joto la Uso wa Jua | 5778 K | 5505°C | 9941°F | Fizikia ya nyota, nishati ya jua, wigo wa mwanga |
| Joto la Kiini cha Jua | 15,000,000 K | 15,000,000°C | 27,000,000°F | Muunganisho wa nyuklia, uzalishaji wa nishati, mageuzi ya nyota |
| Joto la Planck (Kiwango cha Juu cha Kinadharia) | 1.416784 × 10³² K | 1.416784 × 10³² °C | 2.55 × 10³² °F | Kikomo cha kinadharia cha fizikia, hali za Mlipuko Mkuu, mvuto wa quantum (CODATA 2018) |
Mambo ya Kushangaza Kuhusu Joto
Joto la baridi zaidi lililowahi kufikiwa kwa njia bandia ni 0.0000000001 K - sehemu ya kumi ya bilioni ya digrii juu ya sifuri kabisa, baridi kuliko anga za juu!
Njia za umeme wa radi hufikia joto la 30,000 K (53,540°F) - mara tano zaidi ya joto la uso wa Jua!
Mwili wako huzalisha joto sawa na balbu ya wati 100, ukidumisha joto sahihi ndani ya ±0.5°C kwa ajili ya kuishi!
Ubadilishaji Muhimu wa Joto
Mifano ya Haraka ya Ubadilishaji
25°C (Joto la Chumba)→77°F
100°F (Siku ya Joto)→37.8°C
273 K (Maji Yanaganda)→0°C
27°C (Siku ya Joto)→300 K
672°R (Maji Yanachemka)→212°F
Fomula za Kawaida za Ubadilishaji
| Selsiyasi hadi Farenheiti | °F = (°C × 9/5) + 32 | 25°C → 77°F |
| Farenheiti hadi Selsiyasi | °C = (°F − 32) × 5/9 | 100°F → 37.8°C |
| Selsiyasi hadi Kelvin | K = °C + 273.15 | 27°C → 300.15 K |
| Kelvin hadi Selsiyasi | °C = K − 273.15 | 273.15 K → 0°C |
| Farenheiti hadi Kelvin | K = (°F + 459.67) × 5/9 | 68°F → 293.15 K |
| Kelvin hadi Farenheiti | °F = (K × 9/5) − 459.67 | 373.15 K → 212°F |
| Rankine hadi Kelvin | K = °R × 5/9 | 491.67°R → 273.15 K |
| Kelvin hadi Rankine | °R = K × 9/5 | 273.15 K → 491.67°R |
| Réaumur hadi Selsiyasi | °C = °Ré × 5/4 | 80°Ré → 100°C |
| Delisle hadi Selsiyasi | °C = 100 − (°De × 2/3) | 0°De → 100°C; 150°De → 0°C |
| Newton hadi Selsiyasi | °C = °N × 100/33 | 33°N → 100°C |
| Rømer hadi Selsiyasi | °C = (°Rø − 7.5) × 40/21 | 60°Rø → 100°C |
| Selsiyasi hadi Réaumur | °Ré = °C × 4/5 | 100°C → 80°Ré |
| Selsiyasi hadi Delisle | °De = (100 − °C) × 3/2 | 0°C → 150°De; 100°C → 0°De |
| Selsiyasi hadi Newton | °N = °C × 33/100 | 100°C → 33°N |
| Selsiyasi hadi Rømer | °Rø = (°C × 21/40) + 7.5 | 100°C → 60°Rø |
Alama za Kumbukumbu za Joto za Ulimwengu Wote
| Alama ya Kumbukumbu | Kelvin (K) | Selsiyasi (°C) | Farenheiti (°F) | Matumizi ya Vitendo |
|---|---|---|---|---|
| Sifuri Kabisa | 0 K | -273.15°C | -459.67°F | Kiwango cha chini cha kinadharia; hali ya msingi ya quantum |
| Alama ya Mara Tatu ya Maji | 273.16 K | 0.01°C | 32.018°F | Rejeleo sahihi la thermodainamiki; urekebishaji |
| Kiwango cha Kuganda cha Maji | 273.15 K | 0°C | 32°F | Usalama wa chakula, hali ya hewa, nanga ya kihistoria ya Selsiyasi |
| Joto la Chumba | 295 K | 22°C | 72°F | Faraja ya binadamu, alama ya usanifu wa HVAC |
| Joto la Mwili wa Binadamu | 310 K | 37°C | 98.6°F | Ishara muhimu ya kiafya; ufuatiliaji wa afya |
| Kiwango cha Kuchemka cha Maji | 373.15 K | 100°C | 212°F | Upishi, utakasaji, nguvu ya mvuke (atm 1) |
| Uokaji wa Jikoni la Nyumbani | 450 K | 177°C | 350°F | Mpangilio wa kawaida wa kuoka |
| Kuchemka kwa Nitrojeni ya Kimiminika | 77 K | -196°C | -321°F | Kriojeniki na uhifadhi |
| Kiwango cha Kuyeyuka cha Risasi | 601 K | 328°C | 622°F | Uunganishaji, metalurjia |
| Kiwango cha Kuyeyuka cha Chuma | 1811 K | 1538°C | 2800°F | Uzalishaji wa chuma |
| Joto la Uso wa Jua | 5778 K | 5505°C | 9941°F | Fizikia ya jua |
| Mionzi ya Asili ya Microwave ya Ulimwengu | 2.7255 K | -270.4245°C | -454.764°F | Mabaki ya mionzi ya Mlipuko Mkuu |
| Barafu Kavu (CO₂) Kuyeyuka | 194.65 K | -78.5°C | -109.3°F | Usafirishaji wa chakula, athari za ukungu, upoaji wa maabara |
| Alama ya Lambda ya Heliamu (mpito wa He-II) | 2.17 K | -270.98°C | -455.76°F | Mpito wa umajimaji mkuu; kriojeniki |
| Kuchemka kwa Oksijeni ya Kimiminika | 90.19 K | -182.96°C | -297.33°F | Vioksidishaji vya roketi, oksijeni ya kimatibabu |
| Kiwango cha Kuganda cha Zebaki | 234.32 K | -38.83°C | -37.89°F | Vikwazo vya kimiminika cha themometa |
| Joto la Juu Zaidi Lililopimwa Hewani | 329.85 K | 56.7°C | 134.1°F | Bonde la Kifo (1913) — linapingwa; hivi karibuni lililothibitishwa ~54.4°C |
| Joto la Chini Zaidi Lililopimwa Hewani | 183.95 K | -89.2°C | -128.6°F | Kituo cha Vostok, Antaktika (1983) |
| Utoaji wa Kahawa (moto, inakubalika) | 333.15 K | 60°C | 140°F | Joto la kustarehesha la kunywa; >70°C huongeza hatari ya kuungua |
| Upasteurishaji wa Maziwa (HTST) | 345.15 K | 72°C | 161.6°F | Joto la Juu, Muda Mfupi: sekunde 15 |
Kiwango cha Kuchemka cha Maji dhidi ya Mwinuko (takriban)
| Mwinuko | Selsiyasi (°C) | Farenheiti (°F) | Maelezo |
|---|---|---|---|
| Usawa wa bahari (0 m) | 100°C | 212°F | Shinikizo la kawaida la angahewa (atm 1) |
| 500 m | 98°C | 208°F | Takriban |
| 1,000 m | 96.5°C | 205.7°F | Takriban |
| 1,500 m | 95°C | 203°F | Takriban |
| 2,000 m | 93°C | 199°F | Takriban |
| 3,000 m | 90°C | 194°F | Takriban |
Tofauti za Joto dhidi ya Joto Kamili
Vitengo vya tofauti hupima vipindi (mabadiliko) badala ya hali kamili.
- 1 Δ°C ni sawa na 1 K (ukubwa sawa)
- 1 Δ°F ni sawa na 1 Δ°R ni sawa na 5/9 K
- Tumia Δ kwa ongezeko/upungufu wa joto, gradienti, na uvumilivu
| Kitengo cha Kipindi | Sawa na (K) | Maelezo |
|---|---|---|
| Δ°C (tofauti ya digrii Selsiyasi) | 1 K | Ukubwa sawa na kipindi cha Kelvin |
| Δ°F (tofauti ya digrii Farenheiti) | 5/9 K | Ukubwa sawa na Δ°R |
| Δ°R (tofauti ya digrii Rankine) | 5/9 K | Ukubwa sawa na Δ°F |
Ubadilishaji wa Alama ya Gesi ya Upishi (Takriban)
Alama ya Gesi ni mpangilio wa jiko wa takriban; majiko ya kibinafsi hutofautiana. Thibitisha kila wakati na themometa ya jiko.
| Alama ya Gesi | Selsiyasi (°C) | Farenheiti (°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 |
Katalogi Kamili ya Vitengo vya Joto
Mizani Kamili
| Kitambulisho cha Kitengo | Jina | Alama | Maelezo | Badilisha kuwa Kelvin | Badilisha kutoka Kelvin |
|---|---|---|---|---|---|
| K | kelvini | K | Kitengo cha msingi cha SI cha joto la thermodainamiki. | K = K | K = K |
| water-triple | Nukta tatu ya maji | TPW | Rejeleo la msingi: 1 TPW = 273.16 K | K = TPW × 273.16 | TPW = K ÷ 273.16 |
Mizani ya Kulinganisha
| Kitambulisho cha Kitengo | Jina | Alama | Maelezo | Badilisha kuwa Kelvin | Badilisha kutoka Kelvin |
|---|---|---|---|---|---|
| C | Selsiasi | °C | Mzani unaotegemea maji; ukubwa wa digrii sawa na Kelvin | K = °C + 273.15 | °C = K − 273.15 |
| F | Fahrenheit | °F | Mzani unaolenga binadamu unaotumika Marekani | K = (°F + 459.67) × 5/9 | °F = (K × 9/5) − 459.67 |
| R | Rankine | °R | Farenheiti kamili yenye ukubwa sawa wa digrii na °F | K = °R × 5/9 | °R = K × 9/5 |
Mizani ya Kihistoria
| Kitambulisho cha Kitengo | Jina | Alama | Maelezo | Badilisha kuwa Kelvin | Badilisha kutoka Kelvin |
|---|---|---|---|---|---|
| Re | Réaumur | °Ré | 0°Ré kuganda, 80°Ré kuchemka | K = (°Ré × 5/4) + 273.15 | °Ré = (K − 273.15) × 4/5 |
| De | Delisle | °De | Mtindo wa kinyume: 0°De kuchemka, 150°De kuganda | K = 373.15 − (°De × 2/3) | °De = (373.15 − K) × 3/2 |
| N | Newton | °N | 0°N kuganda, 33°N kuchemka | K = 273.15 + (°N × 100/33) | °N = (K − 273.15) × 33/100 |
| Ro | Rømer | °Rø | 7.5°Rø kuganda, 60°Rø kuchemka | K = 273.15 + ((°Rø − 7.5) × 40/21) | °Rø = ((K − 273.15) × 21/40) + 7.5 |
Kisayansi & Uliokithiri
| Kitambulisho cha Kitengo | Jina | Alama | Maelezo | Badilisha kuwa Kelvin | Badilisha kutoka Kelvin |
|---|---|---|---|---|---|
| mK | milikelvini | mK | Kriojeniki na upitishaji mkuu | K = mK × 1e−3 | mK = K × 1e3 |
| μK | mikrokelvini | μK | Vikondenseti vya Bose–Einstein; gesi za quantum | K = μK × 1e−6 | μK = K × 1e6 |
| nK | nanokelvini | nK | Mpaka wa karibu-sifuri-kabisa | K = nK × 1e−9 | nK = K × 1e9 |
| eV | elektronivolti (sawa na joto) | eV | Joto sawa na nishati; plasma | K ≈ eV × 11604.51812 | eV ≈ K ÷ 11604.51812 |
| meV | milielektronivolti (sawa na joto) | meV | Fizikia ya hali imara | K ≈ meV × 11.60451812 | meV ≈ K ÷ 11.60451812 |
| keV | kiloelektronivolti (sawa na joto) | keV | Plasma za nishati ya juu | K ≈ keV × 1.160451812×10^7 | keV ≈ K ÷ 1.160451812×10^7 |
| dK | desikelvini | dK | Kelvin yenye kiambishi awali cha SI | K = dK × 1e−1 | dK = K × 10 |
| cK | sentikelvini | cK | Kelvin yenye kiambishi awali cha SI | K = cK × 1e−2 | cK = K × 100 |
| kK | kilokelvini | kK | Plasma za angani | K = kK × 1000 | kK = K ÷ 1000 |
| MK | megakelvini | MK | Ndani ya nyota | K = MK × 1e6 | MK = K ÷ 1e6 |
| T_P | joto la Planck | T_P | Kikomo cha juu cha kinadharia (CODATA 2018) | K = T_P × 1.416784×10^32 | T_P = K ÷ 1.416784×10^32 |
Vitengo vya Tofauti (Kipindi)
| Kitambulisho cha Kitengo | Jina | Alama | Maelezo | Badilisha kuwa Kelvin | Badilisha kutoka Kelvin |
|---|---|---|---|---|---|
| dC | digrii Selsiasi (tofauti) | Δ°C | Kipindi cha joto sawa na 1 K | — | — |
| dF | digrii Fahrenheit (tofauti) | Δ°F | Kipindi cha joto sawa na 5/9 K | — | — |
| dR | digrii Rankine (tofauti) | Δ°R | Ukubwa sawa na Δ°F (5/9 K) | — | — |
Upishi
| Kitambulisho cha Kitengo | Jina | Alama | Maelezo | Badilisha kuwa Kelvin | Badilisha kutoka Kelvin |
|---|---|---|---|---|---|
| GM | Alama ya Gesi (takriban) | GM | Mpangilio wa takriban wa jiko la gesi la Uingereza; tazama jedwali hapo juu | — | — |
Vigezo vya Joto vya Kila Siku
| Joto | Kelvin (K) | Selsiyasi (°C) | Farenheiti (°F) | Muktadha |
|---|---|---|---|---|
| Sifuri Kabisa | 0 K | -273.15°C | -459.67°F | Kiwango cha chini cha kinadharia; hali ya msingi ya quantum |
| Heliamu ya Kimiminika | 4.2 K | -268.95°C | -452°F | Utafiti wa upitishaji mkuu |
| Nitrojeni ya Kimiminika | 77 K | -196°C | -321°F | Uhifadhi wa kriojeniki |
| Barafu Kavu | 194.65 K | -78.5°C | -109°F | Usafirishaji wa chakula, athari za ukungu |
| Maji Yanaganda | 273.15 K | 0°C | 32°F | Uundaji wa barafu, hali ya hewa ya baridi |
| Joto la Chumba | 295 K | 22°C | 72°F | Faraja ya binadamu, usanifu wa HVAC |
| Joto la Mwili | 310 K | 37°C | 98.6°F | Joto la kawaida la msingi la binadamu |
| Siku ya Joto ya Kiangazi | 313 K | 40°C | 104°F | Onyo la joto kali |
| Maji Yanachemka | 373 K | 100°C | 212°F | Upishi, utakasaji |
| Jiko la Piza | 755 K | 482°C | 900°F | Piza iliyopikwa kwa kuni |
| Chuma Kinayeyuka | 1811 K | 1538°C | 2800°F | Kazi za metali za viwandani |
| Uso wa Jua | 5778 K | 5505°C | 9941°F | Fizikia ya jua |
Urekebishaji na Viwango vya Kimataifa vya Joto
Alama Zisizobadilika za ITS-90
| Alama Isiyobadilika | Kelvin (K) | Selsiyasi (°C) | Maelezo |
|---|---|---|---|
| Alama ya mara tatu ya hidrojeni | 13.8033 K | -259.3467°C | Rejeleo la msingi la kriojeniki |
| Alama ya mara tatu ya neoni | 24.5561 K | -248.5939°C | Urekebishaji wa joto la chini |
| Alama ya mara tatu ya oksijeni | 54.3584 K | -218.7916°C | Matumizi ya kriojeniki |
| Alama ya mara tatu ya agoni | 83.8058 K | -189.3442°C | Rejeleo la gesi ya viwandani |
| Alama ya mara tatu ya zebaki | 234.3156 K | -38.8344°C | Kimiminika cha themometa cha kihistoria |
| Alama ya mara tatu ya maji | 273.16 K | 0.01°C | Alama ya rejeleo ya kufafanua (sahihi) |
| Kiwango cha kuyeyuka cha galiamu | 302.9146 K | 29.7646°C | Kiwango karibu na joto la chumba |
| Kiwango cha kuganda cha indiamu | 429.7485 K | 156.5985°C | Urekebishaji wa masafa ya kati |
| Kiwango cha kuganda cha bati | 505.078 K | 231.928°C | Masafa ya joto la uunganishaji |
| Kiwango cha kuganda cha zinki | 692.677 K | 419.527°C | Rejeleo la joto la juu |
| Kiwango cha kuganda cha aluminiamu | 933.473 K | 660.323°C | Kiwango cha metalurjia |
| Kiwango cha kuganda cha fedha | 1234.93 K | 961.78°C | Rejeleo la metali ya thamani |
| Kiwango cha kuganda cha dhahabu | 1337.33 K | 1064.18°C | Kiwango cha usahihi wa hali ya juu |
| Kiwango cha kuganda cha shaba | 1357.77 K | 1084.62°C | Rejeleo la metali ya viwandani |
- ITS-90 (Mzani wa Kimataifa wa Joto wa 1990) unafafanua joto kwa kutumia alama hizi zisizobadilika
- Themometa za kisasa hurekebishwa dhidi ya joto hizi za rejeleo kwa ajili ya ufuatiliaji
- Ufafanuzi upya wa SI wa 2019 unaruhusu utambuzi wa Kelvin bila vitu vya kimwili
- Kutokuwa na uhakika wa urekebishaji huongezeka kwenye joto kali (chini sana au juu sana)
- Maabara ya viwango vya msingi hudumisha alama hizi zisizobadilika kwa usahihi wa hali ya juu
Mbinu Bora za Upimaji
Uzungushaji & Kutokuwa na Uhakika wa Kipimo
- Ripoti joto kwa usahihi unaofaa: themometa za nyumbani kwa kawaida ±0.5°C, vyombo vya kisayansi ±0.01°C au bora zaidi
- Ubadilishaji wa Kelvin: Tumia 273.15 kila wakati (sio 273) kwa kazi sahihi: K = °C + 273.15
- Epuka usahihi wa uwongo: Usiripoti 98.6°F kama 37.00000°C; uzungushaji unaofaa ni 37.0°C
- Tofauti za joto zina kutokuwa na uhakika sawa na vipimo kamili katika mzani mmoja
- Wakati wa kubadilisha, dumisha tarakimu muhimu: 20°C (tarakimu 2 muhimu) → 68°F, sio 68.00°F
- Mkengeuko wa urekebishaji: Themometa zinapaswa kurekebishwa mara kwa mara, haswa kwenye joto kali
Istilahi & Alama za Joto
- Kelvin hutumia 'K' bila alama ya digrii (ilibadilishwa mnamo 1967): Andika '300 K', sio '300°K'
- Selsiyasi, Farenheiti, na mizani mingine ya kulinganisha hutumia alama ya digrii: °C, °F, °Ré, n.k.
- Kiambishi awali cha Delta (Δ) kinaonyesha tofauti ya joto: Δ5°C inamaanisha mabadiliko ya digrii 5, sio joto kamili la 5°C
- Sifuri kabisa: 0 K = -273.15°C = -459.67°F (kiwango cha chini cha kinadharia; sheria ya tatu ya thermodainamiki)
- Alama ya mara tatu: Joto na shinikizo la kipekee ambapo hali imara, kimiminika, na gesi huwepo pamoja (kwa maji: 273.16 K kwa 611.657 Pa)
- Joto la thermodainamiki: Joto lililopimwa katika Kelvin kulingana na sifuri kabisa
- ITS-90: Mzani wa Kimataifa wa Joto wa 1990, kiwango cha sasa cha theomometri ya vitendo
- Kriojeniki: Sayansi ya joto chini ya -150°C (123 K); upitishaji mkuu, athari za quantum
- Pirometri: Upimaji wa joto la juu (juu ya ~600°C) kwa kutumia mionzi ya joto
- Usawa wa joto: Mifumo miwili inayogusana haibadilishani joto halisi; zina joto sawa
Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara Kuhusu Joto
Jinsi ya kubadilisha Selsiyasi kuwa Farenheiti?
Tumia °F = (°C × 9/5) + 32. Mfano: 25°C → 77°F
Jinsi ya kubadilisha Farenheiti kuwa Selsiyasi?
Tumia °C = (°F − 32) × 5/9. Mfano: 100°F → 37.8°C
Jinsi ya kubadilisha Selsiyasi kuwa Kelvin?
Tumia K = °C + 273.15. Mfano: 27°C → 300.15 K
Jinsi ya kubadilisha Farenheiti kuwa Kelvin?
Tumia K = (°F + 459.67) × 5/9. Mfano: 68°F → 293.15 K
Kuna tofauti gani kati ya °C na Δ°C?
°C inaonyesha joto kamili; Δ°C inaonyesha tofauti ya joto (kipindi). 1 Δ°C ni sawa na 1 K
Rankine (°R) ni nini?
Mzani kamili unaotumia digrii za Farenheiti: 0°R = sifuri kabisa; °R = K × 9/5
Alama ya mara tatu ya maji ni nini?
273.16 K ambapo hali imara, kimiminika, na gesi za maji huwepo pamoja; hutumika kama rejeleo la thermodainamiki
Elektrovolti zinahusianaje na joto?
1 eV inalingana na 11604.51812 K kupitia sabitisho la Boltzmann (k_B). Hutumika kwa plasma na mazingira ya nishati ya juu
Joto la Planck ni nini?
Takriban 1.4168×10^32 K, kikomo cha juu cha kinadharia ambapo fizikia inayojulikana huvunjika
Joto la kawaida la chumba na mwili ni lipi?
Chumba ~22°C (295 K); mwili wa binadamu ~37°C (310 K)
Kwa nini Kelvin haina alama ya digrii?
Kelvin ni kitengo kamili cha thermodainamiki kinachofafanuliwa kupitia sabitisho la kimwili (k_B), sio mzani wa kubuniwa, kwa hivyo hutumia K (sio °K).
Joto linaweza kuwa hasi katika Kelvin?
Joto kamili katika Kelvin haliwezi kuwa hasi; hata hivyo, mifumo fulani huonyesha 'joto hasi' kwa maana ya mgeuko wa idadi — ni moto zaidi kuliko K yoyote chanya.
Saraka Kamili ya Zana
Zana zote 71 zinazopatikana kwenye UNITS
Chuja kwa:
Kategoria: