Hiểu các mốc tham chiếu nhiệt độ thông dụng
Bảng dưới đây liệt kê các mốc tham chiếu quen thuộc ở cả ba thang đo, hữu ích để kiểm tra nhanh kết quả quy đổi.
| Điểm mốc | Celsius | Fahrenheit | Kelvin |
|---|---|---|---|
| Độ không tuyệt đối | −273,15 °C | −459,67 °F | 0 K |
| Nước đóng băng (1 atm) | 0 °C | 32 °F | 273,15 K |
| Nhiệt độ cơ thể người điển hình | ≈37 °C | ≈98,6 °F | ≈310,15 K |
| Nước sôi (1 atm) | 100 °C | 212 °F | 373,15 K |
- Độ lệch Celsius sang Kelvin (273,15) là một giá trị được định nghĩa chính xác theo SI, không phải một con số làm tròn hay đo lường.
- Máy tính này sẽ không trả về kết quả cho các giá trị dưới độ không tuyệt đối (−273,15 °C / −459,67 °F / 0 K), vì không có hệ vật lý nào có thể lạnh hơn mức đó.
- Nhiệt độ cơ thể "bình thường" hàng ngày thường được nêu là 37 °C / 98,6 °F, nhưng số đo ở người khỏe mạnh có thể dao động khoảng ±0,5 °C tùy vị trí đo và thời điểm trong ngày.
Celsius, Fahrenheit và Kelvin là gì?
Celsius, Fahrenheit và Kelvin là ba thang đo cùng một đại lượng vật lý — nhiệt độ nhiệt động lực học — nhưng có điểm gốc và bước chia khác nhau. Thang Celsius đặt 0 °C tại điểm đóng băng của nước và 100 °C tại điểm sôi của nước ở áp suất khí quyển tiêu chuẩn, một quy ước có từ thời Anders Celsius năm 1742 (ban đầu bị đảo ngược) và vẫn là thang đo thông dụng ở hầu hết các nước trên thế giới. Thang Fahrenheit, do Daniel Gabriel Fahrenheit đề xuất vào đầu những năm 1720, đặt hai điểm mốc tương tự tại 32 °F và 212 °F, một khoảng cách 180 độ, và vẫn được sử dụng phổ biến tại Hoa Kỳ.
Kelvin là đơn vị cơ bản của SI cho nhiệt độ nhiệt động lực học và là thang đo được dùng xuyên suốt trong khoa học. Kelvin có cùng độ lớn một độ như Celsius nhưng bắt đầu từ độ không tuyệt đối — điểm lý thuyết mà tại đó một hệ có năng lượng nhiệt tối thiểu — nên hai thang đo này liên hệ với nhau qua một độ lệch cố định 273,15 đơn vị chứ không phải một hệ số tỷ lệ. Kể từ Hội nghị toàn thể lần thứ 13 về Cân đo (1967/68), đơn vị này được viết đơn giản là "kelvin" (ký hiệu K), không kèm từ "độ" hay ký hiệu °, khác với Celsius và Fahrenheit. Bản sửa đổi năm 2019 của Hệ đo lường quốc tế (SI) đã ấn định độ lớn của kelvin bằng cách xác định chính xác hằng số Boltzmann, khiến mối quan hệ số học K = °C + 273,15 trở thành một định nghĩa chính xác chứ không phải một giá trị đo thực nghiệm.
Cách sử dụng máy tính quy đổi nhiệt độ này
- Nhập giá trị nhiệt độ bạn muốn quy đổi.
- Chọn thang đo hiện tại của giá trị đó — Celsius, Fahrenheit hoặc Kelvin.
- Xem giá trị quy đổi ở hai thang đo còn lại, hiển thị ngay lập tức cùng với giá trị gốc.
- Nếu bạn nhập giá trị Celsius (hoặc giá trị tương đương) dưới −273,15 °C, máy tính sẽ không trả về kết quả, vì nhiệt độ dưới độ không tuyệt đối không thể tồn tại trong thực tế vật lý.
Công thức đằng sau việc quy đổi nhiệt độ
Cả ba thang đo đều quy đổi qua Celsius như một mốc tham chiếu chung. Giá trị Fahrenheit trước tiên được quy đổi sang Celsius (hoặc ngược lại) bằng mối quan hệ tuyến tính chính xác được ấn định bởi các điểm mốc của hai thang đo, và Kelvin có được bằng cách cộng thêm độ lệch cố định 273,15 vào giá trị Celsius — đây là một phép quy đổi chính xác, không phải giá trị gần đúng.
Những sai lầm thường gặp
- Áp dụng công thức sai chiều — dùng °C × 9⁄5 + 32 khi quy đổi từ Fahrenheit sang Celsius, thay vì trừ 32 trước rồi mới nhân với 5⁄9.
- Viết "độ Kelvin" hoặc thêm ký hiệu ° trước K — đơn vị SI chỉ đơn giản là "kelvin", không kèm từ "độ", một quy ước đã được ấn định từ năm 1967.
- Quên hoàn toàn độ lệch và cho rằng hai thang đo tỷ lệ thuận với nhau — ví dụ coi 0 °F tương đương 0 °C, trong khi 0 °F thực ra vào khoảng −17,8 °C.
- Nhập giá trị dưới −273,15 °C (hoặc giá trị tương đương ở Fahrenheit/Kelvin) và mong đợi có kết quả — những nhiệt độ như vậy không thể tồn tại trong thực tế vật lý.
Câu hỏi thường gặp
Công thức quy đổi Celsius sang Fahrenheit là gì?
Nhân giá trị Celsius với 9⁄5 (1,8) rồi cộng thêm 32: °F = °C × 9⁄5 + 32. Ví dụ, 20 °C quy đổi thành 20 × 1,8 + 32 = 68 °F. Đây là một mối quan hệ tuyến tính chính xác được ấn định bởi các điểm mốc đã định nghĩa của hai thang đo, không phải giá trị gần đúng.
Làm thế nào để quy đổi Fahrenheit sang Celsius?
Trừ 32 khỏi giá trị Fahrenheit trước, sau đó nhân với 5⁄9: °C = (°F − 32) × 5⁄9. Ví dụ, 68 °F quy đổi thành (68 − 32) × 5⁄9 = 20 °C. Thực hiện các phép tính sai thứ tự là nguồn gây lỗi phổ biến nhất khi quy đổi thủ công.
Độ không tuyệt đối là gì?
Độ không tuyệt đối là giới hạn dưới lý thuyết của nhiệt độ, tại đó một hệ có năng lượng nhiệt tối thiểu. Theo định nghĩa của Hệ đo lường quốc tế (SI), nó bằng chính xác 0 K, −273,15 °C và −459,67 °F. Không quá trình vật lý nào có thể đạt tới hoặc thấp hơn nhiệt độ này, đó là lý do máy tính này từ chối các giá trị nhập vào lạnh hơn −273,15 °C.
Tại sao khoa học sử dụng Kelvin thay vì Celsius hoặc Fahrenheit?
Kelvin là đơn vị cơ bản của SI cho nhiệt độ nhiệt động lực học và bắt đầu từ độ không tuyệt đối, nên không có giá trị âm đối với các nhiệt độ thực tế về mặt vật lý, và tỷ lệ giữa các giá trị của nó có ý nghĩa vật lý thực sự (200 K thực sự gấp đôi mức năng lượng nhiệt của 100 K, khác với 200 °C so với 100 °C). Kể từ bản sửa đổi SI năm 2019, độ lớn của kelvin được ấn định bằng một định nghĩa chính xác của hằng số Boltzmann.
Nhiệt độ cơ thể bình thường là 37 °C hay 98,6 °F?
Cả hai con số đều mô tả cùng một mức nhiệt độ cơ thể trung bình của người trưởng thành theo cách nói truyền thống — 37 °C quy đổi chính xác thành 98,6 °F. Số đo ở từng người khỏe mạnh thường dao động khoảng nửa độ C tùy thời điểm trong ngày, vị trí đo và từng cá nhân, vì vậy một lần đo hơi cao hoặc hơi thấp hơn 37 °C không đồng nghĩa là bất thường.
Tại sao Kelvin không dùng ký hiệu độ?
Hội nghị toàn thể lần thứ 13 về Cân đo (1967/68) đã định nghĩa lại đơn vị này đơn giản là "kelvin" (ký hiệu K), loại bỏ từ "độ" và ký hiệu ° mà Celsius và Fahrenheit vẫn giữ. Điều này phản ánh vị thế của Kelvin như một thang đo tuyệt đối gắn với một điểm không vật lý cố định, chứ không phải một mốc tham chiếu tùy ý.
Tài liệu tham khảo
- National Institute of Standards and Technology (NIST). Special Publication 811: Guide for the Use of the International System of Units (SI), 2008 Edition.
- International Bureau of Weights and Measures (BIPM). The International System of Units (SI Brochure), 9th edition, 2019.
- Bureau International des Poids et Mesures. Resolution 3 of the 13th General Conference on Weights and Measures (CGPM), 1967/68 — definition of the unit kelvin.
- NIST. CODATA recommended values — Boltzmann constant and the 2019 redefinition of the kelvin.