基本單位：開爾文 (K) - 以絕對零度為參考

優點：熱力學計算、量子力學、統計物理學、與分子能量成正比

用途：所有科學研究、太空探索、低溫學、超導電性、粒子物理學

• 開爾文 (K) - 絕對溫標

  從 0 K 開始的絕對溫標；度的大小等於攝氏度。用於氣體定律、黑體輻射、低溫學和熱力學方程式
• 攝氏 (°C) - 水基溫標

  通過水在標準壓力下的相變來定義（0°C 冰點，100°C 沸點）；度的大小等於開爾文。廣泛用於世界各地的實驗室、工業和日常生活中
• 蘭金 (°R) - 絕對華氏溫標

  華氏溫標的絕對對應物，具有相同的度大小；0°R = 絕對零度。在美國熱力學和航空航天工程中很常見

基本單位：華氏 (°F) - 人體舒適度溫標

優點：用於天氣、體溫監測、舒適度控制的人體尺度精度

用途：美國、一些加勒比國家、天氣報告、醫療應用

• 華氏 (°F) - 人體舒適度溫標

  以人為本的溫標：水在 32°F 時結冰，在 212°F 時沸騰（1 atm）。在美國天氣、HVAC、烹飪和醫療環境中很常見
• 列氏 (°Ré) - 歷史歐洲溫標

  歷史悠久的歐洲溫標，冰點為 0°Ré，沸點為 80°Ré。在一些傳統食譜和某些行業中仍有引用
• 牛頓 (°N) - 科學歷史溫標

  由艾薩克·牛頓（1701 年）提出，冰點為 0°N，沸點為 33°N。今天主要具有歷史意義

溫度計之前：基於人類的方法

• 手觸測試：古代鐵匠通過觸摸來判斷金屬溫度——這對於鍛造武器和工具至關重要
• 顏色識別：根據火焰和黏土的顏色燒製陶器——紅色、橙色、黃色、白色表示溫度升高
• 行為觀察：動物行為隨環境溫度而變化——遷徙模式、冬眠線索
• 植物指標：葉片變化、開花模式作為溫度指南——基於物候學的農曆
• 水的狀態：冰、液體、蒸汽——所有文化中最早的通用溫度參考

在儀器出現之前，文明通過人類感官和自然線索來估計溫度——觸覺測試、火焰和材料顏色、動物行為和植物週期——形成了早期熱學知識的經驗基礎。

科學革命：量化溫度

• 1593：伽利略的驗溫器——第一個利用空氣在充滿水的管中膨脹來測量溫度的設備
• 1654：托斯卡尼的斐迪南二世——第一個密封的玻璃管液體溫度計（酒精）
• 1701：艾薩克·牛頓——提出了一個溫標，冰點為 0°N，體溫為 33°N
• 1714：加布里埃爾·華氏——水銀溫度計和標準化溫標（32°F 冰點，212°F 沸點）
• 1730：勒內·列奧米爾——酒精溫度計，冰點為 0°r，沸點為 80°r
• 1742：安德斯·攝爾修斯——攝氏溫標，冰點為 0°C，沸點為 100°C（最初是顛倒的！）
• 1743：讓-皮埃爾·克里斯汀——將攝氏溫標反轉為現代形式

科學革命將溫度從感覺轉變為測量。從伽利略的驗溫器到華氏的水銀溫度計和攝氏的攝氏溫標，儀器使科學和工業領域的測溫變得精確、可重複。

從物理標準到基本常數

• 1887：國際計量局——首個國際溫度標準
• 1927：國際溫標 (ITS-27)——基於從 O₂ 到 Au 的 6 個固定點
• 1948：攝氏正式取代「攝氏度」——第 9 屆 CGPM 決議
• 1954：水的三相點 (273.16 K)——被定義為開爾文的基本參考點
• 1967：開爾文 (K) 被採納為 SI 基本單位——取代「開爾文度」 (°K)
• 1990：ITS-90——目前的國際溫標，有 17 個固定點
• 2019：SI 重新定義——開爾文由波茲曼常數 (k_B = 1.380649×10⁻²³ J·K⁻¹) 定義

現代測溫學從物理實物演變為基礎物理學。2019 年的重新定義將開爾文與波茲曼常數掛鉤，使得溫度測量可以在宇宙任何地方進行複現，而無需依賴材料標準。

開爾文的重新定義代表了從基於材料的測量到基於物理的測量的範式轉變。

• 普遍可複現性：任何擁有量子標準的實驗室都可以獨立實現開爾文
• 長期穩定性：波茲曼常數不會漂移、退化或需要儲存
• 極端溫度：能夠實現從奈開爾文到吉開爾文的精確測量
• 量子技術：支持量子計算、低溫學和超導研究
• 基礎物理學：所有 SI 基本單位現在都由自然常數定義

日常使用的快速近似法：

• 攝氏轉華氏（粗略）：乘以二，加三十（例如，20°C → 40+30 = 70°F，實際：68°F）
• 華氏轉攝氏（粗略）：減去三十，除以二（例如，70°F → 40÷2 = 20°C，實際：21°C）
• 攝氏轉開爾文：只需加 273（或精確地加 273.15）
• 開爾文轉攝氏：減去 273（或精確地減去 273.15）
• 華氏轉開爾文：加 460，乘以 5/9（或精確地使用 (F+459.67)×5/9）

用於精確計算：

• 攝氏轉華氏：F = (C × 9/5) + 32 或 F = (C × 1.8) + 32
• 華氏轉攝氏：C = (F - 32) × 5/9
• 攝氏轉開爾文：K = C + 273.15
• 開爾文轉攝氏：C = K - 273.15
• 華氏轉開爾文：K = (F + 459.67) × 5/9
• 開爾文轉華氏：F = (K × 9/5) - 459.67

記住這些關鍵點：

• 絕對零度：0 K = -273.15°C = -459.67°F（可能達到的最低溫度）
• 水結冰：273.15 K = 0°C = 32°F（1 atm 壓力）
• 水的三相點：273.16 K = 0.01°C（精確的定義點）
• 室溫：~293 K = 20°C = 68°F（舒適的環境溫度）
• 體溫：310.15 K = 37°C = 98.6°F（正常人體核心溫度）
• 水沸騰：373.15 K = 100°C = 212°F（1 atm，海平面）
• 中等烤箱：~450 K = 180°C = 356°F（燃氣標記 4）

理解 Δ (delta) 單位：

• 1°C 的變化 = 1 K 的變化 = 1.8°F 的變化 = 1.8°R 的變化（幅度）
• 對差異使用 Δ 前綴：Δ°C、Δ°F、ΔK（不是絕對溫度）
• 範例：如果溫度從 20°C 上升到 25°C，那就是 Δ5°C = Δ9°F 的變化
• 切勿在不同溫標中加/減絕對溫度（20°C + 30°F ≠ 50 任何單位！）
• 對於區間，開爾文和攝氏是相同的（1 K 區間 = 1°C 區間）

• 開爾文沒有度數符號：寫 'K' 而不是 '°K'（1967 年更改）
• 不要將絕對溫度與差異混淆：在上下文中 5°C ≠ Δ5°C
• 不能直接加/乘溫度：10°C × 2 ≠ 20°C 等效熱能
• 蘭金是絕對華氏溫標：0°R = 絕對零度，而不是 0°F
• 負開爾文是不可能的：0 K 是絕對最小值（量子例外情況除外）
• 燃氣標記因烤箱而異：GM4 約為 180°C，但根據品牌可能 ±15°C
• 攝氏 ≠ 歷史上的一百分度：攝氏最初是顛倒的（100° 冰點，0° 沸點！）

• 天氣：記住關鍵點（0°C=結冰，20°C=舒適，30°C=炎熱，40°C=酷熱）
• 烹飪：肉類內部溫度對安全至關重要（家禽 165°F/74°C）
• 科學：始終使用開爾文進行熱力學計算（氣體定律、熵）
• 旅行：美國使用 °F，世界上大多數地方使用 °C——了解大致的轉換方法
• 發燒：正常體溫 37°C (98.6°F)；發燒大約從 38°C (100.4°F) 開始
• 海拔：海拔越高，水的沸點越低（在 2000 米處約為 95°C）

• 金屬加工與鍛造

  煉鋼 (∼1538°C)、合金控制和熱處理曲線要求精確的高溫測量，以確保品質、微觀結構和安全
• 化學與石化

  裂解、重整、聚合和蒸餾塔依賴於精確的溫度剖面，以確保在寬泛範圍內的產量、安全性和效率
• 電子與半導體

  爐管退火 (1000°C+)、沉積/蝕刻窗口和嚴格的無塵室控制 (±0.1°C) 是先進設備性能和良率的基礎

• 體溫監測

  正常核心體溫範圍 36.1–37.2°C；發燒閾值；低溫/高溫管理；重症監護和手術中的持續監測
• 藥品儲存

  疫苗冷鏈 (2–8°C)、超低溫冰箱 (低至 −80°C) 以及對溫度敏感藥物的溫度偏差追蹤
• 醫療設備校準

  滅菌（121°C 高壓滅菌器）、冷凍療法（−196°C 液氮）以及診斷和治療設備的校準

• 物理與材料科學

  接近 0 K 的超導性、低溫學、相變、等離子體物理（兆開爾文範圍）和精密計量學
• 化學研究

  反應動力學和平衡、結晶控制以及合成和分析過程中的熱穩定性
• 太空與航空航天

  熱防護系統、低溫推進劑（LH₂ 在 −253°C）、航天器熱平衡以及行星大氣研究

• 精密烘焙與糕點製作

  麵包發酵 (26–29°C)、巧克力調溫 (31–32°C)、糖漿階段以及烤箱剖面管理，以獲得一致的結果
• 肉類安全與品質

  安全的內部溫度（家禽 74°C，牛肉 63°C）、餘溫烹飪、真空低溫烹飪表和 HACCP 合規性
• 食品保鮮與安全

  食品危險區 (4–60°C)、快速冷卻、冷鏈完整性和病原體生長控制

使用 °F = (°C × 9/5) + 32。範例：25°C → 77°F

使用 °C = (°F − 32) × 5/9。範例：100°F → 37.8°C

使用 K = °C + 273.15。範例：27°C → 300.15 K

使用 K = (°F + 459.67) × 5/9。範例：68°F → 293.15 K

°C 表示絕對溫度；Δ°C 表示溫差（區間）。1 Δ°C 等於 1 K

使用華氏度數的絕對溫標：0°R = 絕對零度；°R = K × 9/5

273.16 K，是水的三相（固、液、氣）共存的點；用作熱力學參考點

1 eV 通過波茲曼常數 (k_B) 對應於 11604.51812 K。用於等離子體和高能環境

大約 1.4168×10^32 K，是已知物理學失效的理論上限

室溫約 22°C (295 K)；人體約 37°C (310 K)

開爾文是通過物理常數 (k_B) 定義的絕對熱力學單位，而不是任意的刻度，所以它使用 K（而不是 °K）。

絕對溫度（以開爾文為單位）不能是負數；然而，某些系統在粒子數反轉的意義上表現出「負溫度」——它們比任何正 K 溫度都要熱。