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【科學講堂】溫標分多種 冷熱有得計

2017-01-11

攝氏華氏最常用 定義皆與水有關

溫度(temperature)是熱或冷的客觀比較,我們以溫度計量度溫度。量度溫度有不同的尺度及單位,歷史上出現過的包括蘭氏溫標(Rankine)、羅氏溫標(Rmer)、列氏溫標(Rmaumur)、牛頓溫標(Newton)及德氏溫標(Delisle),而我們現在常用的有攝氏溫標(Celsius)、華氏溫標(Fahrenheit)及科學家使用的開氏溫標(Kelvin)。

科學上溫度於不同範疇擁有不同的定義,宏觀而言,就是一件物件所擁有的動能(kinetic energy)。微觀的話,就是物件內粒子的動能,與粒子的震動速度相關。微觀的想法比較抽象,所牽涉的科學及數學更深入。此文所說的溫度,採取宏觀的定義。

許多物理過程受虓贖蚸瓞v響,例如物件的形態(固態、液態或氣態)、密度、溶解度、電導率、表面輻射等等。

這些聽起來與我們無關的科學名詞,其實與我們日常生活息息相關,常見的現象有冷縮熱脹。

雪糕多以乾冰保存溫度,乾冰就是固態的二氧化碳;冬天我們穿深色衣服,亦與衣服的表面輻射有關。

攝氏溫標以純水冰點沸點定義

現今最普遍的溫標是攝氏溫標(Celsius),單位是攝氏度(°C)。

攝氏溫標是一個以實驗結果所得出的溫標,以前的科學家把純水的冰點(即純水由液體轉化為固體的溫度),定義為0°C,同時亦把純水的沸點(即純水由液體轉化為氣體的溫度)定義為 100°C。科學家把兩個定義的點,中間分一百份,每份為一度。兩個定義的實驗,是進行在水平線高度的大氣壓力下,不然高山上,水的沸點會因為大氣壓力較小而變低。

華氏溫標1924年提出

美國最常用的溫標是華氏溫標(Fahrenheit),單位是華氏度(°F)。如果在收音機中聽到「今日洛杉磯32度」,那就表示今天天氣只有攝氏零度,十分寒冷;聽到「今日一百度」,則約為攝氏37度,天氣就會比較熱。

華氏溫標於1924年由物理學家Daniel Gabriel Fahrenheit所提出,有說他提出的低定點0°F,是同等分量的鹽和冰混合後所變成鹽水的溫度,而他估計人體體溫為96°F。

後來華氏溫標被重新定義,水的冰點為32°F,而沸點為212°F,兩者相差180°F。華氏度轉攝氏度的公式中,32是指水的冰點,而5/9就是100與180的比。

華氏度轉攝氏度的公式: [°C] = ([°F]-32) ×5/9

小 結

下期我們將會探討科學家使用的開氏溫標,並討論它的定義如何在國際單位制(SI units)中改變。 ■吳俊熙博士

作者簡介:畢業於加州大學洛杉磯分校(UCLA),曾任教於加州的州立大學及香港大學,現於洛杉磯Pierce College化學系任助理教授。

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