Шкала Фаренгейта: история и применение¶

Шкала Фаренгейта — температурная шкала, в которой температура плавления льда при нормальном атмосферном давлении принята за +32 градуса, а температура кипения воды — за +212 градусов. Один градус Фаренгейта (°F) равен 1/180 разности между точками кипения и замерзания воды. Шкала названа в честь немецкого физика и стеклодува Даниэля Габриэля Фаренгейта, предложившего её в 1724 году. В настоящее время шкала официально используется в США и частично в странах Карибского бассейна, тогда как в большинстве стран мира принята шкала Цельсия.

¶История создания

Даниэль Габриэль Фаренгейт (1686–1736) родился в Данциге (ныне Гданьск, Польша) в купеческой семье. После смерти родителей он переехал в Амстердам, где обучался ремеслу изготовления точных измерительных приборов. Фаренгейт прославился созданием спиртовых и ртутных термометров высокой точности, а также разработкой метода очистки ртути для термометрических целей.

Работая над созданием надёжного термометра, Фаренгейт стремился разработать шкалу, которая позволяла бы избегать отрицательных значений в повседневных измерениях. Согласно одной из версий, за ноль он принял температуру смеси льда, воды и нашатыря (хлорида аммония) — самую низкую температуру, которую ему удалось получить в лабораторных условиях. Второй реперной точкой стала температура замерзания воды, которой он присвоил значение 32 градуса. Третьей точкой стала нормальная температура человеческого тела, принятая за 96 градусов (позднее уточнённая до 98,6 °F). Таким образом, интервал между точками замерзания и кипения воды составил 180 градусов, что удобно для деления на равные части.

В 1724 году Фаренгейт опубликовал описание своей шкалы в Лондонском королевском обществе, членом которого был избран в том же году. Его термометры со ртутным наполнением отличались высокой воспроизводимостью показаний, что способствовало быстрому распространению шкалы в Европе, особенно в англоязычных странах.

¶Сравнение с другими шкалами

Шкала Фаренгейта исторически конкурировала со шкалой Цельсия (изначально — стоградусной шкалой), предложенной в 1742 году шведским астрономом Андерсом Цельсием. В шкале Цельсия интервал между точками замерзания (0 °C) и кипения (100 °C) воды разделён на 100 градусов, что сделало её более удобной для научных расчётов и метрической системы мер.

Соотношение между шкалами выражается формулами:

• °F = (°C × 9/5) + 32
• °C = (°F − 32) × 5/9

Для быстрого перевода можно использовать приближённое правило: разница в 5 градусов Цельсия соответствует разнице в 9 градусов Фаренгейта. Температура −40 °C равна −40 °F — это единственная точка, где числовые значения обеих шкал совпадают.

Существует также абсолютная термодинамическая шкала Кельвина, используемая в науке. Ноль Кельвина (0 К) соответствует −273,15 °C или −459,67 °F.

¶Использование в мире

В настоящее время шкала Фаренгейта является официальной температурной шкалой в США, а также используется населением Багамских Островов, Каймановых Островов, Палау и Либерии. В США шкала применяется повсеместно: в быту, медицине, метеорологии и промышленности. Американские метеорологи указывают температуру воздуха в градусах Фаренгейта, а прогнозы погоды для населения также используют эту шкалу.

В Великобритании и других странах Содружества шкала Фаренгейта использовалась до перехода на метрическую систему в 1960–1970-х годах. Однако и сегодня в Великобритании старшее поколение нередко воспринимает температуру именно в градусах Фаренгейта, а популярные СМИ иногда указывают обе шкалы для аудитории старшего возраста.

В России и странах бывшего СССР шкала Фаренгейта официально не используется и воспринимается как архаичная. Исключение составляют технические сферы, где встречается импортное оборудование, а также литература и кинематограф, где упоминание градусов Фаренгейта требует пересчёта для русского читателя.

¶Особенности шкалы

Главное преимущество шкалы Фаренгейта — более высокая «гранулярность» по сравнению со шкалой Цельсия: один градус Фаренгейта равен 5/9 градуса Цельсия. Это позволяет указывать температуру с большей точностью без использования десятичных знаков, что удобно в бытовых и метеорологических приложениях. Например, разница между комфортной и слегка прохладной температурой воздуха в помещении может составлять 2–3 °F, тогда как в градусах Цельсия это менее 2 °C.

К недостаткам шкалы относят её непривязанность к десятичной системе, что затрудняет расчёты, а также то, что реперные точки (32 °F и 212 °F) не являются «круглыми» числами. Кроме того, шкала Фаренгейта не используется в научных исследованиях, где стандартом является шкала Цельсия или Кельвина.

¶Интересные факты

• Даниэль Фаренгейт первым в мире создал ртутный термометр с высокой точностью показаний. До него использовались спиртовые термометры, менее точные из-за зависимости коэффициента расширения спирта от температуры.
• В США до сих пор ведутся споры о переходе на шкалу Цельсия. Попытки метрификации в 1970-х годах не увенчались успехом из-за высокой стоимости переоборудования и привычки населения.
• В некоторых американских рецептах температура духовки указывается в градусах Фаренгейта: стандартные значения — 350 °F (около 177 °C) для выпечки и 450 °F (около 232 °C) для запекания.
• Шкала Фаренгейта упоминается в романе Рэя Брэдбери «451 градус по Фаренгейту». В книге указано, что при этой температуре воспламеняется бумага, хотя реальная температура горения бумаги составляет около 450 °C (842 °F). Название романа стало символом цензуры и уничтожения книг.

¶Источники

• Краткая история термометрии и температурных шкал // Журнал «Измерения и контроль», 2005.
• Справочник по физике. — М.: Наука, 1982.
• Бэрд К. Температура и термометры. — Л.: Гидрометеоиздат, 1968.
• Материалы Национального института стандартов и технологий США (NIST) по температурным шкалам.