Grad Fahrenheit

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Physikalische Einheit
Einheitenname Grad Fahrenheit
Einheitenzeichen \mathrm{^\circ F}
Physikalische Größe(n) Temperatur
Formelzeichen T;\, \Delta T
Dimension \mathsf{\Theta}
System Angloamerikanisches Maßsystem
In SI-Einheiten \mathrm{}
Benannt nach Daniel Gabriel Fahrenheit

Grad Fahrenheit ist eine nach Daniel Gabriel Fahrenheit benannte Einheit der Temperatur.

Geschichte[Bearbeiten]

Thermometer mit Celsius-Skala (links) und Fahrenheit-Skala (rechts)

Fahrenheit entwickelte seine Temperaturskala nach einem Besuch bei dem dänischen Astronomen Ole Rømer in Kopenhagen. Rømer war der Erste, der ein Thermometer entwickelte, welches mit Hilfe zweier Fixpunkte kalibriert wurde. In der Rømer-Skala liegt der Gefrierpunkt des Wassers bei 7,5 Grad, der Siedepunkt bei 60 Grad und die durchschnittliche Körpertemperatur eines Menschen bei 36,9 Grad.

Als Nullpunkt seiner Skala verwendete Fahrenheit die tiefste Temperatur, die er mit einer Mischung aus „Eis, Wasser und Salmiak oder Seesalz“ (Kältemischung) erzeugen konnte: −17,8 °C.[1] Dadurch wollte er negative Temperaturen vermeiden, wie sie bei der Rømer-Skala schon im normalen Alltagsgebrauch auftraten.

Als zweiten und dritten Fixpunkt legte er 1714 den Gefrierpunkt des reinen Wassers (Eispunkt) bei 32 °F und die „Körpertemperatur eines gesunden Menschen“ bei 96 °F fest.[2]

Der Nachteil dieser Skala bestand darin, dass mit der verbesserten Genauigkeit von Messungen im 19. Jh. insbesondere der untere und der obere Fixpunkt nicht hinreichend genau reproduzierbar waren. Es wurde damit eine Neudefinition der Skala nötig. Zur Definition einer Temperaturskala benötigt man zum einen nur zwei verschiedene, dafür aber möglichst genau reproduzierbare Temperaturen, zum anderen die willkürliche Festlegung der Einteilung der Temperaturdifferenz in Skalenteile und eines Skalennullpunkts.

Seit den 1860er Jahren, und gesetzlich eingeführt in den Vereinigten Staaten mit dem Mendenhall Order von 1893, versuchte man die hergebrachten Einheiten (customary units) des angloamerikanischen Maßsystems an die Definitionen des internationalen metrischen Systems anzubinden. Seit dieser Zeit war die Fahrenheit-Skala durch die Skala des "hundertteiligen Thermometers" definiert, und hatte damit also als Fixpunkte den Gefrierpunkt und den Siedepunkt des Wassers. Seit 1948, als der "hundertteiligen Thermometer" in "Celsius-Skala" umbenannt und neu definiert wurde ist die Fahrenheitskala indirekt durch die Kelvin-Skala definiert.

Die Fahrenheit-Skala war im 18. und frühen 19. Jh. auch in Europa verbreitet (neben anderen, nun gänzlich unüblichen Skalen); erst mit der Durchsetzung des metrischen Systems seit dem mittleren 19. Jh. hat sich in Kontinentaleuropa die "hundertteilige" Skala, seit 1948 "Celsius-Skala", durchgesetzt.

In Großbritannien blieb die Fahrenheit-Skala länger in Gebrauch, und bildete zudem auch die Definitionsgrundlage gewisser anderer imperialer Maßeinheiten, so war etwa im Weights and Measures Act von 1855 das Pfund definiert als die Masse eines Kubikzolls destillierten Wassers bei einem Standarddruck von 30 inHg und einer Temperatur von 62 °F.[3]

Die offizielle Einführung des metrischen Systems (metrication) war in Großbritannien bereits ab 1818 ein Thema, und wurde zwischen 1965–1980 aktiv vorangetrieben, dann aber wieder aufgegeben. Zwingend wurde die Einführung erst mit der Mitgliedschaft in der Europäischen Wirtschaftsgemeinschaft, umgesetzt ab 1995. In inoffiziellen Publikationen, besonders in Wetterprognosen, wurde die Fahrenheit-Skala in Großbritannien auch nach 1995 verwendet, allerdings mit abnehmender Tendenz. Offizielle Verwendung findet die Fahrenheit-Skala nur noch in den USA und ihren Außengebieten, in Belize sowie auf den Bahamas und den Cayman Islands.

Umrechnung[Bearbeiten]

Im Folgenden werden einige Umrechnungstabellen für verschiedene Temperaturwerte und -Einheiten angegeben.

Temperaturskalen[Bearbeiten]

Übersicht über die klassischen Temperaturskalen
Einheit Einheiten­zeichen unterer Fixpunkt F1 oberer Fixpunkt F2 Skalen­inter­vall Erfinder Ent­stehungs­jahr Verbrei­tungs­gebiet
Kelvin K T0 = 0 K TTri(H2O) = 273,16 K \frac{F_2 - F_1}{273{,}16} William Thomson Baron Kelvin 1848 weltweit (SI-Einheit)
[Anm 1]
Grad Celsius °C TSchm(H2O) = 0 °C
[Anm 2]
TSied(H2O) = 100 °C
[Anm 2]
\frac{F_2 - F_1}{100} Anders Celsius 1742 weltweit
Grad Fahrenheit °F TKältem. = 0 °F
[Anm 3]
TMensch = 96 °F
[Anm 3]
\frac{F_2 - F_1}{96} Daniel Fahrenheit 1714 USA
Grad Rankine °Ra, °R T0 = 0 °Ra 1^\circ Ra \; \stackrel{\mathrm{def}}= \; 1^\circ F William Rankine 1859 USA
Grad Delisle °De, °D TSchm(H2O) = 150 °De TSied(H2O) = 0 °De \frac{F_2 - F_1}{150} Joseph-Nicolas Delisle 1732 Russland (19. Jhd.)
Grad Réaumur °Ré, °Re, °R TSchm(H2O) = 0 °Ré TSied(H2O) = 80 °Ré \frac{F_2 - F_1}{80} René-Antoine Ferchault de Réaumur 1730 Westeuropa bis Ende 19. Jhd.
Grad Newton °N TSchm(H2O) = 0 °N TSied(H2O) = 33 °N \frac{F_2 - F_1}{33} Isaac Newton ≈ 1700 keines
Grad Rømer °Rø TSchm(Lake) = 0 °Rø
[Anm 4]
TSied(H2O) = 60 °Rø \frac{F_2 - F_1}{60} Ole Rømer 1701 keines

Anmerkungen zur Tabelle:
  1. Ursprünglich über Celsius-Skala definiert, ΔT = 1 K ≡ 1 °C.
  2. a b Traditionelle Fixpunkte; ursprünglich umgekehrt (ähnlich wie Delisle-Skala); heute über Kelvin-Skala definiert, ΔT = 1 °C ≡ 1 K, also der 273,16-te Teil von TTri(H2O) = 0,01 °C.
  3. a b Genutzt wurde die Temperatur einer Kältemischung von Eis, Wasser und Salmiak oder Seesalz (−17,8 °C) und die „Körpertemperatur eines gesunden Menschen“ (35,6 °C); heute über TSchm(H2O) = 32 °F und TSied(H2O) = 212 °F sowie ΔT = (F2−F1) / 180 definiert.
  4. Genutzt wurde die Schmelztemperatur einer Salzlake (−14,3 °C).

Temperaturumrechnung[Bearbeiten]

Umrechnung zwischen den Temperatureinheiten
→ von → Kelvin (K) Grad Celsius (°C) Grad Réaumur (°Ré) Grad Fahrenheit (°F)
↓ nach ↓
TKelvin = TK = TC + 273,15 = T · 1,25 + 273,15 = (TF + 459,67) · 59
TCelsius = TK − 273,15 = TC = T · 1,25 = (TF − 32) · 59
TRéaumur = (TK − 273,15) · 0,8 = TC · 0,8 = T = (TF − 32) · 49
TFahrenheit = TK · 1,8 − 459,67 = TC · 1,8 + 32 = T · 2,25 + 32 = TF
TRankine = TK · 1,8 = TC · 1,8 + 491,67 = T · 2,25 + 491,67 = TF + 459,67
TRømer = (TK − 273,15) · 2140 + 7,5 = TC · 2140 + 7,5 = T · 2132 + 7,5 = (TF − 32) · 724 + 7,5
TDelisle = (373,15 − TK) · 1,5 = (100 − TC) · 1,5 = (80 − T) · 1,875 = (212 − TF) · 56
TNewton = (TK − 273,15) · 0,33 = TC · 0,33 = T · 3380 = (TF − 32) · 1160
→ von → Grad Rankine (°Ra) Grad Rømer (°Rø) Grad Delisle (°De) Grad Newton (°N)
↓ nach ↓
TKelvin = TRa · 59 = (T − 7,5) · 4021 + 273,15 = 373,15 − TDe · 23 = TN · 10033 + 273,15
TCelsius = TRa · 59 − 273,15 = (T − 7,5) · 4021 = 100 − TDe · 23 = TN · 10033
TRéaumur = TRa · 49 − 218,52 = (T − 7,5) · 3221 = 80 − TDe · 815 = TN · 8033
TFahrenheit = TRa − 459,67 = (T − 7,5) · 247 + 32 = 212 − TDe · 1,2 = TN · 6011 + 32
TRankine = TRa = (T − 7,5) · 247 + 491,67 = 671,67 − TDe · 1,2 = TN · 6011 + 491,67
TRømer = (TRa − 491,67) · 724 + 7,5 = T = 60 − TDe · 0,35 = TN · 3522 + 7,5
TDelisle = (671,67 − TRa) · 56 = (60 − T) · 207 = TDe = (33 − TN) · 5011
TNewton = (TRa − 491,67) · 1160 = (T − 7,5) · 2235 = 33 − TDe · 0,22 = TN

Temperaturvergleich[Bearbeiten]

Ausgewählte Temperaturwerte in verschiedenen Einheiten
Messwert \ Einheit Grad Fahrenheit Grad Rankine Grad Réaumur Grad Celsius Kelvin
mittlere Oberflächentemperatur der Sonne 9 941 °F 10 400 °Ra 4 404 °R 5 505 °C 5 778 K
Schmelzpunkt von Eisen 2 795 °F 3 255 °Ra 1 228 °R 1 535 °C 1 808 K
Schmelzpunkt von Blei 621,43 °F 1081,10 °Ra 261,97 °R 327,46 °C 600,61 K
Siedepunkt von Wasser (bei Normaldruck) 212 °F 671,67 °Ra 80 °R 100 °C 373,15 K
höchste im Freien gemessene Lufttemperatur 136,04 °F 595,71 °Ra 46,24 °R 57,80 °C 330,95 K
Körpertemperatur des Menschen nach Fahrenheit 96 °F 555,67 °Ra 28,44 °R 35,56 °C 308,71 K
Tripelpunkt von Wasser 32,02 °F 491,69 °Ra 0,01 °R 0,01 °C 273,16 K
Gefrierpunkt von Wasser (bei Normaldruck) 32 °F 491,67 °Ra 0 °R 0 °C 273,15 K
tiefste Temperatur in Danzig, Winter 1708/09 0 °F 459,67 °Ra −14,22 °R −17,78 °C 255,37 K
Schmelzpunkt von Quecksilber −37,89 °F 421,78 °Ra −31,06 °R −38,83 °C 234,32 K
tiefste im Freien gemessene Lufttemperatur −128,56 °F 331,11 °Ra −71,36 °R −89,2 °C 183,95 K
Gefrierpunkt von Ethanol −173,92 °F 285,75 °Ra −91,52 °R −114,40 °C 158,75 K
Siedepunkt von Stickstoff −320,44 °F 139,23 °Ra −156,64 °R −195,80 °C 77,35 K
absoluter Nullpunkt −459,67 °F 0 °Ra −218,52 °R −273,15 °C 0 K
Anmerkung: Die grau hinterlegten Felder bezeichnen die traditionellen Fixpunkte zur Festsetzung der betreffenden Einheit.

Postwertzeichen[Bearbeiten]

Zum 300. Jahrestag der Einführung der Fahrenheitskala gibt die Deutsche Post AG zum 3. November ein Sonderpostwertzeichen im Wert von 60 Eurocent heraus. Der Markenentwurf stammt von den Grafikern Thomas und Martin Poschauko.

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Englische Übersetzung des lateinischen Originaltextes von Fahrenheit
  2. Daniel Gabriel Fahrenheit: Experimente und Beobachtungen über das Gefrieren des Wassers im Vacuum. Phil. Transact. London. Vol. XXXIII, 1724, S. 78–84. In: Arthur von Oettingen (Hrsg.): Ostwald's Klassiker der exakten Wissenschaften, Bd. 57. Engelmann, Leipzig 1894.
  3. A collection of public general statutes passed in the 18th and 19th years of the reign of Her Majesty Queen Victoria, 1855, pp. 273–275.