FHSST 物理学/单位/温度

温度

在日常生活中，许多人用摄氏度测量温度。但在物理学中，我们更喜欢使用从绝对零度（-273.15 °C）开始的开氏温标。

众所周知，摄氏温度可以为负值。这可能表明任何数字都是有效的温度。实际上，气体的温度是构成气体粒子的平均动能的量度。当我们降低温度时，粒子的运动会减弱，直到达到所有运动停止的点。发生这种情况的温度称为绝对零度。不存在比这更冷的物理温度。在摄氏度中，绝对零度为 -273.15 °C。在开氏温标中，水的正常冰点 0 °C 因此为 273.15 K

物理学家定义了一个新的温度尺度，称为开氏温标。在这个尺度中，绝对零度为 0 K，不允许负温度。一个开尔文单位的大小与一个摄氏度单位的大小完全相同。这意味着温度变化 1 开尔文等于温度变化 1 摄氏度——这些尺度只是从不同的地方开始。想象两把梯子，它们的台阶大小相同，但摄氏度梯子的最下面一级标为 -273.15，而开氏度梯子的第一级标为 0。在水结冰和沸腾的点之间仍然有 100 个“台阶”或度数（摄氏度或开尔文），当它在 1.0 个大气压下时（如果气压较低，水的沸腾温度会更低O）。

                         |----|   102 degrees Celsius    |----|  375 kelvin
                         |----|   101 degrees Celsius    |----|  374 kelvin
 water boils  --->       |----|   100 degrees Celsius    |----|  373 kelvin
                         |----|   99  degrees Celsius    |----|  372 kelvin
                         |----|   98  degrees Celsius    |----|  371 kelvin
                                             .
                                             .
                                             .
                         |----|   2   degrees Celsius    |----|  275 kelvin
                         |----|   1   degree Celsius     |----|  274 kelvin
 ice melts    --->       |----|   0   degrees Celsius    |----|  273 kelvin
                         |----|   -1  degree Celsius     |----|  272 kelvin
                         |----|   -2  degrees Celsius    |----|  271 kelvin
                                             .
                                             .
                                             .
                         |----|  -269 degrees Celsius    |----|  4 kelvin
                         |----|  -270 degrees Celsius    |----|  3 kelvin
                         |----|  -271 degrees Celsius    |----|  2 kelvin
                         |----|  -272 degrees Celsius    |----|  1 kelvin
 absolute zero --->      |----|  -273 degrees Celsius    |----|  0 kelvin

（自备笔记：想出一个不错的两把梯子的图片，上面标有标签——水的沸腾和结冰——位置相同，但台阶上的标记不同！）

这使得开氏度到摄氏度之间的转换变得非常容易。要从摄氏度转换为开氏度，请添加 273.15。要从开氏度转换为摄氏度，请减去 273.15。用T_K表示开氏度温度，用T_°C表示摄氏度温度，

${\begin{matrix}T_{K}&=&T_{oC}+273.15\end{matrix}}$ 或者 ${\begin{matrix}T_{oC}&=&T_{K}-273.15\end{matrix}}$

开氏度和摄氏度之间的转换是加法性的——因此 1 摄氏度的温差等于 1 开尔文的温差。大多数单位之间的转换是乘法性的。例如，要从米转换为毫米，我们乘以 1000。因此，1 m 的变化等于 1000 mm 的变化。

虽然看起来科学界似乎没有太多理由使用开氏温标而不是摄氏温标，但实际上使用开氏温标与上面提到的提醒效果相比，确实存在着非常显著的区别。碰巧的是，一些材料的理想形式会根据开氏温标成比例地变化，这样一些所需的值可以通过简单的乘除法找到。在这种计算中，使用摄氏温标只是件苦差事。

华氏温标

华氏温标以前在气象学中使用，直到大约 1970 年，并且在美国仍然被广泛使用。它是 1724 年由一位德国物理学家发明的。他需要一个低于水的冰点的刻度，并使用了一个冰、水和氯化铵的混合物，它在更低的温度下结冰。

在这个刻度中，水的冰点 (0 °C) 为 32 华氏度 (32 °F)，沸点 (100 °C) 为 212 °F，使水的沸点和冰点相差正好 180 度。一个华氏度温度间隔是 5⁄9 摄氏度的间隔。华氏温标和摄氏温标在 -40 度时重合（即 -40 °F 和 -40 °C 表示相同的温度）。

将摄氏度转换为华氏度

1) 将摄氏度数字乘以 9。

2) 将步骤 1 的结果除以 5。

3) 在步骤 2 的结果中加上 32。

将华氏度转换为摄氏度

1) 将华氏度数字减去 32

2) 将步骤 1 的结果乘以 5。

3) 将步骤 2 的结果除以 9。

兰氏温标

绝对零度为 -459.67 °F。兰氏温标是为使用与华氏温标相同大小的度数而创建的，使得 1 兰氏度 (1 °R) 的温差与 1 °F 的温差相同，但绝对零度为 0 °R。