9.5 Hitastig mælt – Stærðfræði í daglegu lífi (IS) | Námsgögn
99 Mælingar í metrakerfinu
9.5 Hitastig mælt
9.5 Hitastig mælt
Mynd 9.14. Hitamælir sem mælir bæði í bandaríska einingakerfinu og metrakerfinu. (mynd: „Thermometer“ eftir Jeff Djevdet/Flickr, CC BY 2.0)
Námsmarkmið
Eftir að hafa lokið þessum hluta átt þú að geta:
umreiknað milli Fahrenheit- og Celsíuskvarða.
valið hæfileg gildi í verkefnum um hitastig.
leyst hagnýt verkefni um hitastig.
Hvað segir það í raun um efni þegar þú snertir það og það virðist heitt eða kalt? Hitastig mælir hve hratt frumeindir og sameindir hreyfast í efni, hvort sem það er loft, helluborð eða ísmoli. Því hraðar sem þær hreyfast, því hærra er hitastigið.
Í metrakerfinu er hitastig mælt á Celsíuskvarða (°C). Þar sem hitastig lýsir eðlisástandi efnis var kvarðinn gerður þannig að 100 gráður skilja að frostmark vatns, 0 °C, og suðumark þess, 100 °C. Frá vísindalegu sjónarmiði eru þetta mörkin þar sem vatnssameindir færast milli hamfasa, úr föstu efni (ís) í vökva (vatn) og gas (vatnsgufu).
Umreikningur milli Fahrenheit- og Celsíushitastigs
Kunnátta í umreikningi milli Fahrenheit- og Celsíushitastigs er nauðsynleg til að skilja metrakerfishitastig. Þú veist líklega að undir 32 °F er frost og ef til vill að það sama gildir undir 0 °C. Erfitt getur verið að muna að vatn sýður við 212 °F en auðveldara að muna 100 °C.
En hvað um allt hitastigið þar á milli? Hve margar gráður á Celsíus eru á brennheitum sumardegi eða svölum haustdegi? Ef uppskrift segir að hita eigi ofninn í 350 °F, hvaða Celsíushitastig velurðu?
Mynd 9.15 sýnir algengt hitastig á báðum kvörðum. Þar sem Celsíushitastig er ekki notað daglega í öllum löndum getur verið erfitt að muna gildin. Sem betur fer má breyta Fahrenheit í Celsíus og Celsíus í Fahrenheit með einfaldri algebrustæðu.
Mynd 9.15. Algengt hitastig
Dæmi 9.40
Fahrenheit breytt í Celsíus
Samkvæmt uppskrift á að stilla ofn á 392 °F. Hvert er hitastigið á Celsíus?
Lausn
Notaðu formúluna í töflu 9.3 til að breyta Fahrenheit í Celsíus.
Því jafngilda 392 °F 200 °C.
Dæmi 9.41
Celsíus breytt í Fahrenheit
Á sólríkum maídegi var hitinn í London 20 °C. Hvert var hitastigið á Fahrenheit?
Lausn
Notaðu formúluna í töflu 9.3 til að breyta Celsíus í Fahrenheit.
Hitastigið var 68 °F.
Dæmi 9.42
Celsíus- og Fahrenheithitastig borið saman
Framleiðandi krefst þess að bóluefni sé geymt í kæli við 36 °F til 46 °F. Kælir í lyfjabúð á staðnum kælir niður í 3 °C. Má geyma bóluefnið þar á öruggan hátt?
Lausn
Notaðu formúluna í töflu 9.3 til að breyta Celsíus í Fahrenheit.
Berðu síðan hitastigin saman.
Já. 37,4 °F er innan leyfilegs hitabils og því má geyma bóluefnið í kæli lyfjabúðarinnar.
Hæfileg hitastigsgildi
Þótt nákvæmt hitastig skipti oft máli nægir stundum nálgun. Til að meta hvort hitastigsgildi sé raunhæft má nálga umreikninginn hratt í huganum. Einfaldari formúlurnar eru sýndar í töflu 9.4.
Dæmi 9.43
Viðmiðunarhitastig notað til að velja raunhæft gildi
Hvort er hæfilegra hitastig fyrir frysti?
5 °C eða
–5 °C?
Lausn
Vatn frýs við 0 °C. Því er −5 °C hæfilegra hitastig fyrir frysti, enda undir 0 °C. Hitastigið 5 °C er yfir frostmarki.
Dæmi 9.44
Nálgun notuð til að velja hæfilegt hitastig
Almennt er miðað við að meðalhiti mannslíkamans sé 98,6 °F. Hvert er hæfilegt gildi fyrir meðalhitann á Celsíus:
98.6 °C,
64,3 °C eða
34.3 °C?
Lausn
Til að áætla meðalhita líkamans á Celsíus er 30 dregið frá hitanum á Fahrenheit og niðurstöðunni deilt með 2.
Hæfilegt gildi fyrir meðalhita líkamans er 34,3 °C.
Dæmi 9.45
Umreikningur notaður til að velja hæfilegt hitastig
Hvert er hæfilegt hitastig til að geyma súkkulaði:
28 °C,
18 °C eða
2 °C?
Lausn
Notaðu formúluna í töflu 9.3 til að finna hitastigið á Fahrenheit.
Hitastigið 82,4 °F væri of hátt og súkkulaðið myndi bráðna. Hitastigið 35,6 °F er mjög nærri frostmarki og hefði áhrif á útlit og áferð súkkulaðisins. Hæfilegt geymsluhitastig er því 18 °C eða 64,4 °F.
Hagnýt verkefni um hitastig leyst
Hvort sem ferðast er erlendis eða unnið á rannsóknarstofu er mikilvægt að kunna að leysa verkefni um hitastig. Margar matvælamerkingar gefa stærðir bæði í únsum og grömmum. Flestar reglustikur og málbönd hafa tommur og fet öðru megin en sentímetra og metra hinu megin. Þótt margir hitamælar sýni bæði Fahrenheit og Celsíus er óhentugt að þurfa hitamæli við matreiðslu eftir uppskrift með metrakerfiseiningum. Skoðum dæmi þar sem góð kunnátta á Celsíuskvarðanum auðveldar lausn verkefna.
Dæmi 9.46
Frádráttur notaður í hitastigsverkefni
Hitastigið í kæli er 4 °C. Í frysti er það 21 °C lægra. Hvert er hitastigið í frystinum?
Lausn
Notaðu frádrátt til að finna mismuninn.
Hitastigið í frystinum er því −17 °C.
Dæmi 9.47
Samlagning notuð í hitastigsverkefni
Vísindamaður vann með vökva sem var 35 °C og þurfti að hita hann um 6 °C. Hvert var hitastigið eftir hitun?
Lausn
Notaðu samlagningu til að finna nýja hitastigið.
Hitastig vökvans var 41 °C eftir hitun.
Dæmi 9.48
Flókin hitastigsverkefni leyst
Kjörhitastig efnasambands til að það öðlist sérstaka eiginleika er 392 °F. Við upphaf hitunar er það 20 °C. Af öryggisástæðum má aðeins hækka hitastigið um 9 °C á hverjum 15 mínútum. Hve lengi þarf að hita efnið þar til kjörhitastigi er náð?
Lausn
Skref 1: Finndu kjörhitastigið á Celsíus með formúlunni í töflu 9.3.
Skref 2: Dragðu upphafshitastigið frá.
Skref 3: Finndu fjölda 15 mínútna lota sem þarf til að ná kjörhitastiginu.
Skref 4: Margfaldaðu fjölda lota með 15 mínútum og breyttu niðurstöðunni í klukkustundir og mínútur.
Það tekur því 2 klukkustundir og 15 mínútur að ná kjörhitastiginu.
Athugaðu skilning þinn
Veldu raunhæfasta hitastigsgildið í eftirfarandi dæmum.
Frostpinni: 28,5 °C eða 28,5 °F
Herbergishiti: 20 °F eða 20 °C
Heitt kaffi: 71,1 °C eða 71,1 °F
Áætlaðu hitastigið í huganum í eftirfarandi dæmum.
450 °F = __________ °C
35 °C = __________ °F
100 °F = __________ °C
Umreiknaðu hitastigið að næstu heilu gráðu í eftirfarandi dæmum.
225 °F = __________ °C
27 °C = __________ °F
750 °F = __________ °C
Æfingar úr kafla 9.5
Veldu raunhæfasta hitastigsgildið í eftirfarandi dæmum.
1.
Mannslíkami: 37 °C eða 37 °F
2.
Ísmoli: 32 °C eða 0 °C
3.
Sjóðandi vatn: 212 °C eða 212 °F
4.
Sumardagur: 8 °C, 23 °C eða 75 °C
5.
Vetrardagur: 33 °C, 30 °C eða 3 °C
6.
Hraun: 700 °C, 70 °C eða 7 °C
Áætlaðu hitastigið í huganum í eftirfarandi dæmum.
7.
500 °F = __________ °C
8.
25 °C = __________ °F
9.
350 °F = __________ °C
10.
150 °C = __________ °F
11.
–4 °F = __________ °C
12.
73 °C = __________ °F
13.
72 °F = __________ °C
14.
10 °C = __________ °F
15.
1,020 °F = __________ °C
Umreiknaðu hitastigið að næstu heilu gráðu í eftirfarandi dæmum.
16.
450 °F = __________ °C
17.
35 °C = __________ °F
18.
525 °F = __________ °C
19.
140 °C = __________ °F
20.
–40 °F = __________ °C
21.
67 °C = __________ °F
22.
85 °F = __________ °C
23.
15 °C = __________ °F
24.
1,200 °F = __________ °C
25.
112 °F = __________ °C
26.
105 °C = __________ °F
27.
125 °F = __________ °C
28.
Tebolli er 30 °C. Eftir að ís er bætt út í lækkar hitastigið um 3 °C. Hvert er hitastig tesins nú?
29.
Vökvi sem er 15 °C er settur á helluborð og hitnar um 1,5 °C á mínútu. Hvert er hitastig hans eftir 10 mínútur?
30.
Hitastig í verslun er 22 °C en 37 °C utandyra. Hve miklu svalara er inni en úti?
31.
Sjóðandi vatn í potti er 212 °F. Þegar það kólnar lækkar hitastigið um 6 °C á tveggja mínútna fresti. Hve margar mínútur líða þar til vatnið nær 40 °C?
32.
Þann 1. maí var hitastigið 79 °F en 1. júní var það 25 °C. Hvor dagurinn var hlýrri?
33.
Fyrir hvert eldiviðarbúnt sem sett er á eld hækkar hitastigið um 45 °C. Hve mörg búnt þarf til að hækka hitastig varðeldsins um 315 °C?
34.
Hitastig loga Bunsenbrennara hækkar um 572 °F á mínútu. Um það bil hve margar mínútur tekur að hækka það um 1.200 °C?
35.
Leiðbeiningar fyrir pítsu segja að stilla eigi ofninn á 425 °F. Hvert er hitastigið á Celsíus, námundað að næstu gráðu?
36.
Um kvöld var hitastigið 3 °C. Um morgun hafði það lækkað um 4 °C. Hvert er hitastigið nú?
37.
Loftkælitæki með aflið 8.000 BTU getur lækkað herbergishita um 1 °C á fimm mínútum. Ef hitastigið er 24 °C, hve lengi tekur að kæla herbergið niður í 20 °C?
