Шкала Фаренгейта, названная в честь своего создателя, выдающегося немецкого физика Даниэля Габриэля Фаренгейта (1686–1736), является одной из старейших температурных шкал, получивших широкое распространение. Она была предложена Фаренгейтом в 1724 году, став значительным шагом в развитии термометрии. В качестве единицы измерения на этой шкале используются градусы Фаренгейта, обозначаемые символом °F.

Даниэль Габриэль Фаренгейт был не только изобретателем своей знаменитой шкалы, но и пионером в создании первых точных и практичных термометров. В начале XVIII века, работая в Голландской республике, он разработал стеклянный ртутный термометр, который стал первым широко используемым инструментом для измерения температуры, что произвело настоящий переворот в науке и повседневной жизни. Этот прорыв позволил ему создать и свою шкалу, которая требовала надежного и воспроизводимого измерительного прибора.

Принципы Определения Шкалы Фаренгейта

Ранние Определения и Оригинальные Реперные Точки

Изначальное определение шкалы Фаренгейта имеет несколько интерпретаций, но в своих оригинальных работах Фаренгейт установил несколько ключевых точек. Нижняя определяющая точка, 0 °F, была выбрана как температура замерзания раствора рассола, приготовленного из смеси воды, льда и хлорида аммония (известного также как поваренная соль). Этот соляной раствор позволял достичь температуры ниже точки замерзания чистой воды, обеспечивая Фаренгейту удобную, легко воспроизводимую нижнюю границу, особенно полезную для измерения очень низких температур в погодных условиях.

Другой важной точкой, которую Фаренгейт использовал, была его лучшая оценка средней температуры человеческого тела. Изначально он установил ее на уровне 90 °F, а затем скорректировал до 96 °F. Интересно, что это значение примерно на 2,6 °F ниже современного стандарта средней температуры тела (98,6 °F), что отчасти объясняется последующим переопределением шкалы, которое привело к небольшим изменениям в градуировке.

Однако, Фаренгейт также отметил среднюю точку 32 °F, которая соответствовала температуре замерзания чистой воды. Изначально эта точка не была определяющей, но стала важным ориентиром и впоследствии была принята как одна из основных фиксированных точек шкалы.

Определение в XX Веке и Современный Стандарт

На протяжении большей части XX века шкала Фаренгейта была официально переопределена и базировалась на двух фиксированных точках с четким интервалом в 180 °F. Точка замерзания чистой воды была установлена на уровне 32 °F, а точка кипения воды — на уровне 212 °F. Эти значения устанавливались для стандартных условий: на уровне моря и при стандартном атмосферном давлении. Такая система определения сделала шкалу более унифицированной и удобной для практического применения.

В настоящее время шкала Фаренгейта формально определяется с использованием шкалы Кельвина, которая, в свою очередь, базируется на фундаментальных физических константах. Это означает, что градусы Фаренгейта, подобно градусам Цельсия, в конечном итоге связаны с постоянной Больцмана, постоянной Планка и невозмущенной частотой сверхтонкого перехода в основном состоянии атома цезия-133. Такое определение обеспечивает высочайшую точность и воспроизводимость.

Распространение и Использование Шкалы Фаренгейта

География Применения

Шкала Фаренгейта была первой стандартизированной температурной шкалой, получившей широкое распространение в мире, однако со временем ее использование значительно сократилось. В настоящее время она является официальной температурной шкалой преимущественно в Соединенных Штатах Америки, включая их некорпоративные территории. Кроме того, она используется в свободно ассоциированных государствах в западной части Тихого океана (таких как Палау, Федеративные Штаты Микронезии и Маршалловы Острова), на Каймановых островах и в бывшей американской колонии Либерии.

В некоторых странах Фаренгейт используется совместно со шкалой Цельсия. К таким государствам относятся Антигуа и Барбуда, а также другие страны, пользующиеся теми же метеорологическими службами, например, Сент-Китс и Невис, Багамские Острова и Белиз. В нескольких британских заморских территориях, включая Британские Виргинские Острова, Монтсеррат, Ангилью и Бермудские Острова, также сохраняется использование обеих шкал.

Культурный Контекст и Отказ от Шкалы

В Соединенном Королевстве, несмотря на официальное принятие шкалы Цельсия, градусы Фаренгейта иногда встречаются в заголовках газет, особенно когда речь идет о жаркой погоде. Это делается для того, чтобы сенсационно подчеркнуть аномально высокие температуры, а также для обращения к старшему поколению, которое выросло с этой шкалой.

Все остальные страны мира сегодня используют шкалу Цельсия (также известную как стоградусная), которая была формализована примерно через два десятилетия после шкалы Фаренгейта. Интересно, что название "Цельсий" стоградусная шкала получила гораздо позже, в 1948 году, в честь шведского астронома Андерса Цельсия, который в 1742 году предложил свою версию температурной шкалы.

Часто Задаваемые Вопросы (FAQ)

Кто изобрел шкалу Фаренгейта и когда?

Шкала Фаренгейта была изобретена немецким физиком Даниэлем Габриэлем Фаренгейтом в 1724 году.

Каковы были первоначальные реперные точки шкалы Фаренгейта?

Изначально 0 °F была температурой замерзания раствора рассола (вода, лед, хлорид аммония), а 90 °F (позднее 96 °F) — температурой человеческого тела. Точка замерзания чистой воды, 32 °F, изначально была наблюдением, а не определяющей точкой.

Как шкала Фаренгейта определялась в XX веке?

На протяжении большей части XX века шкала определялась двумя фиксированными точками: 32 °F для замерзания чистой воды и 212 °F для кипения чистой воды при стандартном атмосферном давлении.

Как шкала Фаренгейта определяется сегодня?

Сегодня шкала Фаренгейта формально определяется через шкалу Кельвина, которая, в свою очередь, базируется на фундаментальных физических константах, таких как постоянная Больцмана, постоянная Планка и частота перехода атома цезия-133.

Где сейчас используется шкала Фаренгейта?

Она является официальной в США и их территориях, в Палау, Федеративных Штатах Микронезии, Маршалловых Островах, на Каймановых островах и в Либерии. В некоторых странах, таких как Антигуа и Барбуда, а также в ряде британских заморских территорий, используются обе шкалы (Фаренгейта и Цельсия).

Какие еще важные изобретения связаны с Даниэлем Габриэлем Фаренгейтом?

Помимо температурной шкалы, Фаренгейт изобрел стеклянный ртутный термометр, который стал первым широко используемым, точным и практичным термометром.

В чем основное отличие шкалы Фаренгейта от шкалы Цельсия?

Шкала Фаренгейта определяет точки замерзания и кипения воды как 32 °F и 212 °F соответственно, что дает интервал в 180 градусов. Шкала Цельсия использует 0 °C и 100 °C для тех же точек, что составляет 100 градусов. Шкала Цельсия была разработана позже и получила свое название в 1948 году.