อุณหภูมิ (Temperature) เป็นปริมาณทางกายภาพพื้นฐานที่ใช้วัดระดับความร้อนหรือความเย็นของวัตถุหรือสภาพแวดล้อม มีบทบาทสำคัญในการใช้งานทางวิทยาศาสตร์ อุตสาหกรรม และในชีวิตประจำวันต่างๆ เพื่อวัดปริมาณอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำ
จึงมีการใช้หน่วยการวัดหลายหน่วยทั่วโลก โพสต์ในบล็อกนี้จะเจาะลึกหน่วยอุณหภูมิที่พบบ่อยที่สุด ต้นกำเนิด และการประยุกต์
เซลเซียส (°C)
มาตราส่วนเซลเซียส (Celcius) หรือที่รู้จักในชื่อมาตราส่วนเซนติเกรด ได้รับการพัฒนาโดยนักดาราศาสตร์ชาวสวีเดน แอนเดอร์ส เซลเซียส ในปี 1742 ในตอนแรก เซลเซียสกำหนดมาตราส่วนโดยให้ 0°C เป็นจุดเดือดของน้ำ และ 100°C เป็นจุดเยือกแข็ง
อย่างไรก็ตามต่อมาได้เปลี่ยนกลับเป็นคำจำกัดความสมัยใหม่ 0°C สำหรับจุดเยือกแข็ง และ 100°C สำหรับจุดเดือดของน้ำที่ความดันบรรยากาศมาตรฐาน (1 atm)
หน่วยองศาเซลเซียสนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายทั่วโลกสำหรับการวัดอุณหภูมิในชีวิตประจำวัน เป็นหน่วยอุณหภูมิมาตรฐานในประเทศส่วนใหญ่ และใช้ในการรายงานสภาพอากาศ การทำอาหาร และการวิจัยทางวิทยาศาสตร์
สูตร: การแปลงเซลเซียสเป็นฟาเรนไฮต์:
วิธีแปลงเซลเซียสเป็นเคลวิน:
ฟาเรนไฮต์ (°F)
หน่วยองศาฟาเรนไฮต์ (Fahrenheit) ถูกนำมาใช้โดยนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน Daniel Gabriel Fahrenheit ในปี 1724 องศาฟาเรนไฮต์ตั้งไว้ที่ 0°F โดยอิงตามอุณหภูมิต่ำสุดที่เขาสามารถทำได้โดยใช้ส่วนผสมของน้ำแข็งและเกลือ เขากำหนดให้ 32°F เป็นจุดเยือกแข็งของน้ำ และ 212°F เป็นจุดเดือดภายใต้ความดันบรรยากาศมาตรฐาน
ฟาเรนไฮต์ใช้เป็นหลักในสหรัฐอเมริกาและดินแดนของสหรัฐอเมริกา รวมถึงบางประเทศในแถบแคริบเบียน โดยทั่วไปจะใช้สำหรับการพยากรณ์อากาศ ตัวควบคุมอุณหภูมิในครัวเรือน และอุณหภูมิในการปรุงอาหารในภูมิภาคเหล่านี้
สูตร: การแปลงฟาเรนไฮต์ไปเป็นเซลเซียส
วิธีแปลงฟาเรนไฮต์เป็นเคลวิน:
เคลวิน (K)
หน่วยอุณหภูมิเคลวิน (Kelvin) เป็นสเกลอุณหภูมิสัมบูรณ์ที่ตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ วิลเลียม ทอมสัน บารอนเคลวินที่ 1 ขึ้นอยู่กับศูนย์สัมบูรณ์ ซึ่งเป็นอุณหภูมิทางทฤษฎีที่การเคลื่อนที่ของโมเลกุลทั้งหมดหยุดลง สเกลเคลวินเริ่มต้นที่ 0 K ซึ่งเทียบเท่ากับ -273.15°C
เคลวินเป็นหน่วยอุณหภูมิมาตรฐานในระบบหน่วยสากล (SI) มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสาขาฟิสิกส์และเคมี เพื่อวัดอุณหภูมิที่สูงหรือต่ำมาก เคลวินยังใช้ในการศึกษาอุณหพลศาสตร์และการแผ่รังสีวัตถุดำ
สูตร: การแปลงเคลวินเป็นเซลเซียส:
วิธีแปลงเคลวินเป็นฟาเรนไฮต์:
แรงคิน (°R)
มาตราส่วน Rankine ซึ่งตั้งชื่อตามวิศวกรและนักฟิสิกส์ชาวสก็อตแลนด์ William John Macquorn Rankine เป็นอีกหนึ่งมาตราส่วนอุณหภูมิสัมบูรณ์ คล้ายกับสเกลเคลวิน แต่ใช้การเพิ่มระดับฟาเรนไฮต์ Zero Rankine (0°R) เทียบเท่ากับศูนย์สัมบูรณ์
การใช้งานองศา Rankine ส่วนใหญ่จะใช้ในสาขาวิศวกรรมบางสาขา โดยเฉพาะในสหรัฐอเมริกา สำหรับการคำนวณทางอุณหพลศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิสัมบูรณ์ มักใช้ในวิศวกรรมการบินและอวกาศและเครื่องกล
เรโอมูร์ (°Ré)
ต้นกำเนิดและคำจำกัดความ: มาตราส่วน Réaumur สร้างขึ้นโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส René Antoine Ferchault de Réaumur ในปี 1730 กำหนดจุดเยือกแข็งของน้ำที่ 0°Ré และจุดเดือดที่ 80°Ré มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในยุโรป โดยเฉพาะในฝรั่งเศส เยอรมนี และรัสเซีย ในช่วงศตวรรษที่ 18 และ 19
การใช้งาน: ปัจจุบัน มาตราส่วน Réaumur ล้าสมัยไปมากแล้ว แต่ยังอาจพบเห็นได้ในบริบททางประวัติศาสตร์และอุตสาหกรรมเฉพาะบางประเภท เช่น การผลิตเนยแข็ง
เดไลล์ (°D)
ต้นกำเนิดและคำจำกัดความ: สเกล Delisle ซึ่งคิดค้นโดยนักดาราศาสตร์ชาวฝรั่งเศส Joseph-Nicolas Delisle ในปี 1732 วัดอุณหภูมิแบบย้อนกลับ: 0°D สอดคล้องกับจุดเดือดของน้ำ ในขณะที่ 150°D สอดคล้องกับจุดเยือกแข็ง
Joseph-Nicolas Delisle เป็นนักดาราศาสตร์ชาวฝรั่งเศสผู้แนะนำระดับอุณหภูมิของเขาในช่วงต้นศตวรรษที่ 18 เขาออกแบบเครื่องชั่งเพื่อจุดประสงค์ทางวิทยาศาสตร์เป็นหลัก และได้รับความนิยมบ้างในรัสเซียในช่วงเวลานั้น
สเกล Delisle มีความโดดเด่นตรงที่วัดอุณหภูมิในทิศทางตรงกันข้าม เมื่อเทียบกับเครื่องชั่งอย่างเซลเซียสและฟาเรนไฮต์ ในระดับ Delisle:
- 0°D (ศูนย์องศาดีไลล์) ตั้งไว้ที่จุดเดือดของน้ำ
- 150°D ตรงกับจุดเยือกแข็งของน้ำ
แม้ว่าจะไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน แต่ก็มีบทบาทในบริบททางวิทยาศาสตร์ทางประวัติศาสตร์และมีการนำไปใช้เฉพาะบางกลุ่ม การใช้งานหลักคือในช่วงศตวรรษที่ 18 และต้นศตวรรษที่ 19 โดยเฉพาะในรัสเซีย
ตารางสรุปสูตรการแปลงหน่วยอุณหภูมิ
| สรุปตารางแปลงหน่วยอุณหภูมิ | ||
|---|---|---|
| หน่วย | จากเซลเซียส | ไปเป็นเซลเซียส |
| Kelvin | [K] = [°C] + 273.15 | [°C] = [K] − 273.15 |
| Fahrenheit | [°F] = [°C] × 9 ⁄ 5 + 32 | [°C] = ([°F] − 32) × 5 ⁄ 9 |
| Rankine | [°R] = ([°C] + 273.15) × 9 ⁄5 | [°C] = ([°R] − 491.67) × 5 ⁄ 9 |
| Newton | [°N] = [°C] × 33 ⁄ 100 | [°C] = [°N] × 100 ⁄ 33 |
| Rømer | [°Rø] = [°C] × 21⁄40 + 7.5 | [°C] = ([°Rø] − 7.5) × 40 ⁄ 21 |
| Réaumur | [°Ré] = [°C] × 4 ⁄ 5 | [°C] = [°Ré] × 5 ⁄ 4 |
| Delisle | [°De] = (100 − [°C]) × 3 ⁄ 2 | [°C] = 100 − [°De] × 2 ⁄ 3 |
บทสรุป
การทำความเข้าใจหน่วยอุณหภูมิต่างๆ และการแปลงหน่วยเป็นสิ่งสำคัญในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ การใช้งานทางอุตสาหกรรม และชีวิตประจำวัน ในขณะที่เซลเซียส ฟาเรนไฮต์ และเคลวินเป็นเครื่องวัดอุณหภูมิที่ใช้กันมากที่สุดในปัจจุบัน โดยคำนึงถึงการใช้งานในอดีตและเฉพาะกลุ่มของเครื่องชั่งอื่นๆ เช่น Rankine, Réaumur และ Delisle ให้มุมมองที่ครอบคลุมว่าการวัดอุณหภูมิมีการพัฒนาอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป
ไม่ว่าคุณจะเป็นนักวิทยาศาสตร์ วิศวกร หรือเพียงแค่อยากรู้เกี่ยวกับอุณหภูมิ การรู้จักหน่วยเหล่านี้และวิธีการแปลงหน่วยต่างๆ ถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการวัดอุณหภูมิและการสื่อสารที่แม่นยำ