Omvandla temperaturenheter

Vad är temperatur?

Temperatur är en storhet direkt kopplad till den genomsnittliga kinetiska (rörelse-)energin hos atomerna och molekylerna som utgör ett ämne. Ju snabbare partiklarna rör sig, desto 'varmare' anses ämnet vara.

Temperatur är en av de sju grundstorheterna i det Internationella Enhetssystemet och representeras, som termodynamisk temperatur, med symbolen Θ (theta). Till skillnad från många andra storheter (som längd eller massa) är den inte en direkt additiv storhet -- att föra två kroppar i kontakt adderar inte deras temperaturer, utan för dem mot en jämvikt.

SI-enheten för temperatur: kelvin

Kelvin är SI:s grundenhet för temperatur och representeras med symbolen K (utan gradtecken, skrivs helt enkelt 'K'). Kelvinskalan tar den absoluta nollpunkten (den teoretiskt lägsta möjliga temperaturen) som utgångspunkt (0 K).

Sedan SI-revideringen 2019 definieras kelvin inte längre utifrån vattnets trippelpunkt, utan utifrån det fastslagna numeriska värdet för Boltzmanns konstant (k). Detta säkerställer att temperaturenheten bygger på en universell konstant och inte på ett fysiskt referensämne.

För mer information om enheten Celsius, se informationssidan för Celsius.

Varför är temperaturomvandling inte en enkel multiplikation?

För storheter som längd eller massa sker enhetsomvandling bara med en multiplikationsfaktor (till exempel meter-centimeter). För temperatur kräver omvandlingen, eftersom Celsius-, Fahrenheit- och Kelvinskalorna har olika 'nollpunkter', både multiplikation och addition eller subtraktion.

För att till exempel gå från Celsius till Fahrenheit multipliceras värdet först med 9/5 och sedan adderas 32: °F = (°C × 9/5) + 32. Därför är temperatur, matematiskt sett, den enda vanliga fysikaliska storheten med ett 'affint' (linjärt, men inte genom origo) omvandlingssamband.

Celsiusskalan

Celsiusskalan utvecklades 1742 av den svenske astronomen Anders Celsius och definierar vattnets fryspunkt vid 0 °C och kokpunkt (vid ett tryck av en atmosfär) vid 100 °C. Det är ett praktiskt referenssystem som gör det lättare att första skalan i vardagslivet.

Celsius är den mest använda temperaturskalan i världen, både inom vetenskapligt arbete och i den dagliga väderinformationen i de flesta länder; ett fåtal länder, som USA, föredrar fortfarande Fahrenheit i vardagsbruk.

Fahrenheitskalan

Fahrenheitskalan utvecklades 1724 av den tyske fysikern Daniel Gabriel Fahrenheit. På denna skala är vattnets fryspunkt 32 °F och kokpunkt 212 °F -- ett exakt intervall på 180 grader mellan frysning och kokning.

Fahrenheit används fortfarande idag för dagliga temperaturmätningar i ett fåtal länder, främst USA; inom vetenskapligt arbete världen över har den till stor del fått ge vika för Celsius och Kelvin.

Rankine och Réaumur: mindre kända skalor

Rankine är en absolut temperaturskala som använder enheter av samma storlek som Fahrenheitgrader, men tar den absoluta nollpunkten som 0 °R; vattnets fryspunkt ligger vid 491,67 °R. Den föredras framför Kelvin i vissa termodynamiska tekniska beräkningar i USA.

Réaumurskalan utvecklades på 1700-talet av den franske vetenskapsmannen Rene Réaumur; den fastställer vattnets fryspunkt till 0 °Ré och kokpunkt till 80 °Ré. Även om den idag praktiskt taget inte används, kan den fortfarande hittas som historisk referens i vissa europeiska länder (särskilt i vissa traditionella ryska recept).

Vad betyder den absoluta nollpunkten?

Den absoluta nollpunkten (0 kelvin, -273,15 °C, -459,67 °F) är den teoretiska temperatur vid vilken partiklar, i klassisk mening, har den lägsta möjliga kinetiska energin. Enligt kvantmekaniken står partiklar inte helt stilla ens vid den absoluta nollpunkten (nollpunktsenergi), men i klassisk mening kan ingen lägre temperatur definieras.

I laboratoriet har man uppnått temperaturer extremt nära den absoluta nollpunkten (i storleksordningen mikrokelvin, till och med nanokelvin), men enligt termodynamikens tredje huvudsats är det omöjligt att exakt nå den absoluta nollpunkten i ett ändligt antal steg.

Hur mäts temperatur?

För att mäta temperatur används olika tekniker: kvicksilver- eller alkoholtermometrar, digitala termometrar, termoelement, motståndstermometrar (RTD) och infrarödtermometrar (beröringsfria). Var och en är lämpad för ett olika temperaturintervall och precisionsnivå.

Termoelement används i stor utsträckning inom industrin eftersom de kan fungera över ett mycket brett temperaturintervall (ibland från -200 °C till +2000 °C); de beräknar temperaturen utifrån spänningsskillnaden som uppstår vid sammanfogningen av två olika metaller.