Farenheito ir Celsijaus keitiklis – tai ne tik praktinis įrankis keliautojams, meteorologams ar receptų skaitytojams, bet ir žvilgsnis į dviejų skirtingų pasaulio matavimo filosofijų susidūrimą. Kol didžioji pasaulio dalis naudoja logišką, metrine sistema paremtą Celsijaus skalę, JAV ir kelios kitos šalys vis dar užsispyrusiai laikosi XVIII a. Farenheito matavimo sistemos.
Fizikinis temperatūros pobūdis: Molekulių šokis
Fizikiniu požiūriu temperatūra nėra „karštis“ ar „šaltis“ kaip subjektyvus pojūtis – tai yra vidutinė molekulių ir atomų kinetinė energija. Kuo greičiau juda ir virpa medžiagos dalelės, tuo aukštesnė jos temperatūra. Kai dalelės visiškai nustoja judėti, pasiekiamas Absoliutus nulis (0 Kelvinų, arba -273.15°C / -459.67°F) – žemiausia įmanoma temperatūra visatoje, kurioje termodinaminė entropija pasiekia savo minimumą.
Daniel Gabriel Fahrenheit ir Druskos tirpalo paslaptis
1724 m. vokiečių fizikas Danielis Gabrielis Farenheitas sukūrė pirmąjį patikimą gyvsidabrio termometrą ir pasiūlė savo temperatūros skalę. Jo atskaitos taškai šiandien atrodo itin egzotiški:
- 0°F: Šalčiausia temperatūra, kurią jis galėjo gauti savo laboratorijoje iš ledo, vandens ir amonio chlorido (druskos) mišinio.
- 32°F: Gryno vandens užšalimo temperatūra.
- 96°F: Sveiko žmogaus kūno temperatūra (nors dėl pradinio kalibravimo paklaidos vėliau ji buvo patikslinta iki 98.6°F).
Ši skalė turi vieną privalumą: kasdieniame šiaurės pusrutulio klimate temperatūra retai nukrenta žemiau 0°F ir retai pakyla virš 100°F, todėl žmonėms nereikėjo naudoti neigiamų skaičių. Dviženkliai skaičiai buvo patogūs oro prognozėms.
Anders Celsius ir pradinis skalių „iškrypimas“
1742 m. švedų astronomas Andersas Celsijus pasiūlė 100 laipsnių skalę, paremtą vandens faziniais virsmais prie standartinio atmosferos slėgio. Tačiau pradinis jo variantas buvo atvirkštinis šiuolaikiniam:
- 0°C žymėjo vandens virimo tašką.
- 100°C žymėjo vandens užšalimo tašką.
Tik po A. Celsijaus mirties garsus švedų botanikas Carlas Linnaeusas (Karlas Linėjus) apsuko skalę aukštyn kojomis, kad 0°C taptų užšalimu, o 100°C – virimu. Taip gimė elegantiška centigradinė skalė, kurią šiandien naudoja visas mokslinis pasaulis.
Matematinė formulė ir stebuklingasis -40° taškas
Perėjimui tarp skalių naudojamos šios matematinės lygtys:
- Iš Farenheito į Celsijų: \(C = (F - 32) imes rac{5}{9}\)
- Iš Celsijaus į Farenheitą: \(F = (C imes rac{9}{5}) + 32\)
Yra vienas unikalus matematinis taškas, kuriame abiejų skalių reikšmės sutampa – tai -40°. Kitaip tariant, -40°F yra tiksliai lygu -40°C. Šioje temperatūroje nebesvarbu, kurioje Atlanto vandenyno pusėje esate – vienodai šalta bus visiems.