Převodník Teplota

Stupnice (téměř) bez pravé nuly

Teplota je mezi fyzikálními veličinami neobvyklá tím, že dvě její každodenní stupnice — Celsiova a Fahrenheitova — začínají v libovolně zvolených bodech vybraných pro pohodlí, nikoli z nějakého hlubšího fyzikálního důvodu. Pouze Kelvinova stupnice začíná v absolutní nule, teoretickém dně, kde tepelný pohyb částic dosahuje svého kvantového minima. Proto vědecké publikace uvádějí teploty v kelvinech, psané bez stupně a bez slova stupňů: 300 K, nikdy 300 stupňů Kelvina. Celsius sdílí s Kelvinem velikost kroku, ale je posunut o 273,15; Fahrenheit používá menší kroky a zcela jinou nulu; Rankine je k Fahrenheitovi tím, čím je Kelvin k Celsiovi — absolutní stupnicí postavenou na stupních fahrenheitovské velikosti.

Solanka, body varu a Boltzmann

Daniel Gabriel Fahrenheit, který pracoval na počátku 18. století, ukotvil svou stupnici kolem tří referenčních bodů: mrznoucí solanky z ledu, vody a chloridu amonného při 0 stupních, bodu mrazu čisté vody při 32 a toho, co považoval za teplotu lidského těla, poblíž 96. Anders Celsius navrhl svou stostupňovou stupnici v roce 1742, původně s 0 při varu a 100 při mrznutí — obrácení do dnešní konvence přišlo krátce po jeho smrti. Réaumurova stupnice (0 mrznutí, 80 var) vládla evropským kuchyním a pivovarům po 18. a 19. století a stále se objevuje ve starších francouzských, německých a italských textech.

William Thomson, lord Kelvin, navrhl absolutní termodynamickou stupnici v roce 1848. V roce 2019 byla nově definována: kelvin je nyní stanoven určením Boltzmannovy konstanty přesně na 1,380649 × 10⁻²³ joulu na kelvin, čímž byl odpoután od jakékoli konkrétní látky.

Kdo používá kterou stupnici

Celsius dominuje předpovědím počasí, vaření a medicíně téměř všude mimo Spojené státy, Bahamy, Kajmanské ostrovy a Libérii, kde Fahrenheit zůstává občanským standardem. Kelvin prostupuje fyzikou, astronomií, kryogenikou a osvětlením (teplota chromatičnosti žárovek se uvádí v K). Rankine se stále objevuje v některých amerických učebnicích termodynamiky a v leteckých a kosmických výpočtech, zejména při práci v jednotkách libra-hmotnost a BTU. Réaumur je mimo historické recepty fakticky vymřelý, ač jej italští sýraři a hrstka lihovarníků z tradice uchovávají.

Proč selhávají převody zpaměti

Teplota je jedinou kategorií, kde standardní mantra převodů — vynásobit poměrem — selhává, protože stupnice mají různé nulové body. Výpočet musí tento posun respektovat:

• Celsius na Fahrenheit: vynásobit 9/5, poté přičíst 32. Vynechání posunu udělá z příjemných 20 °C 36 °F místo 68.
• Fahrenheit na Celsius: nejprve odečíst 32, pak vynásobit 5/9. Zapomenutí na odečtení je zdaleka nejčastější chybou při běžném převodu.
• Celsius na Kelvin: přičíst 273,15 — žádné škálování není třeba, neboť velikost stupně je totožná.
• Teplotní rozdíl se však chová jako poměr: změna o 10 °C odpovídá změně o 18 °F, bez jakéhokoli posunu. Míchání absolutních hodnot a intervalů potichu ničí inženýrské tabulky.