温标还原

温度是最常被感知和监测的物理参数，人们设计了无数的刻度和单位来测量温度，但现在日常使用的主要单位只有两种。两位18世纪的欧洲科学家为今天的科学贡献了力量华氏度(°F)摄氏度(°C)尺度，后者几乎普遍使用，除了在美国

建立可靠温标的关键是建立可重复的标准点的基础，例如水的状态变化。德国出生的物理学家加布里埃尔·华伦海特(Gabriel Fahrenheit, 1686-1736)最初将他的尺度建立在三点上:冰-盐-水的混合物被指定为零;普通冰水混合物设为30;“健康”人的口腔温度为96度。在这个刻度上，水的沸点(在标准大气压下)是212度。随后又进行了一些调整，比如把水的冰点定为32，这样到沸点的间隔就更合理了(180)。

瑞典天文学家安德斯·摄氏尔斯(1701-1744)运用他细心的实验方法建立了一个更合乎逻辑的尺度，水的沸点为0，冰点为100。在他死后，天平变成了现在的样子。由于摄氏温度在水的冰点和沸点之间有“100点”的间隔，所以它也被称为摄氏温度。在我们的时代(1948年)，°C被称为“摄氏度”。

由于C级和F级是基于相同的物理点(水的状态变化)，它们很容易联系起来。关系图——一条连接标准点1和2并在两个方向上延伸的直线——是一种有用的可视化工具。除了提供温标的物理感觉外，这条线实际上通过检查给了我们一个C和F关系的方程。我向所有使用温度转换的人推荐这样的图表。

因为我们知道坡直线(2z/1z = 180/100或1.8)和它的f轴拦截32 (C = 0的点)，那么根据基本的数学斜率-截距方程的直线直接产生:

F = 1.8C + 32，很容易解出C = (F - 32)/1.8。

这些都是你需要的转换公式。我相信它们比常用的分数形式更简单。该图进一步解释了为什么C和F音阶在-40度有一个数值等值点(我称之为“唯一”点)。在第三象限的点A处xA = yA。图点B到G提供了其他感兴趣的温度点的物理视角。

摄氏温标和华氏温标的基础是在标准条件下水的冰点和沸点之间的间隔。这些是点1(0°C);32°F)和2(100°C;212华氏度)沿着关系线。

向下延伸的直线在点3处有一个确定的终点，称为绝对零度(-273.15°C;-459.67°F)。这个理论上物质可能达到的最冷温度是开氏温标由英国科学家威廉·汤姆逊(开尔文勋爵)于1848年提出。开尔文温标在科学和工程领域的应用，并指定没有术语“度”(例如，283 K = 10°C = 50°F)。

向上延伸的线没有定义的限制。许多工业和物理过程在高达数千华氏度的温度下运行。

fbartos@reedbusiness.com

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