تبدیل K به °R کلوین ↔ رانکین رایگان آنلاین امن

طراحی حرارتی فضاپیما: کلوین به رنکین

یک ماهواره یک معمای حرارتی است. یک سمتش با بیش از 1,300 وات بر متر مربع رو به خورشید است، سمت دیگر به فضای عمیق نزدیک 3 کلوین نگاه می‌کند و الکترونیک درون آن باید در بازه‌ای باریک بماند. تیم‌هایی که برای مشتریان آمریکایی یا از روی گزارش‌های قدیمی با یکاهای انگلیسی کار می‌کنند، اغلب همین عددها را به درجهٔ رنکین بیان می‌کنند. برای تبدیل K به °R، در 9/5 ضرب کنید: 300 K برابر 540 °R است، 273.15 K برابر 491.67 °R و 40 K برابر 72 °R. ماشین‌حساب بالا هم‌زمان با تایپ شما ضرب می‌کند و بخش‌های زیر نشان می‌دهند این عددها برای نور خورشید، رادیاتورها، ابزارهای فوق‌سرد و آزمون‌های حرارتی چه معنایی دارند.

فرمول را با مثال‌های گام‌به‌گام، معرفی کوتاه هر مقیاس، مقایسه، مجموعه‌ای بلند از موارد پروازهای فضایی و لغزش‌هایی که باید از آن‌ها پرهیز کرد خواهید یافت. حساب در مرورگر شما انجام می‌شود و آنچه می‌نویسید به جایی فرستاده نمی‌شود.

چگونه K را به °R تبدیل کنیم: در 9/5 ضرب کنید

فرمول

فرمول °R = K × 9/5 است که همان K × 1.8 است. پس 300 K برابر 540 °R می‌دهد، 373.15 K برابر 671.67 °R و 5,772 K برابر 10,389.6 °R. برای برگشت، بر 1.8 تقسیم کنید. هر دو مقیاس از صفر مطلق شروع می‌شوند، پس انحرافی برای اضافه یا کم کردن نیست.

مثال‌های گام‌به‌گام

نیتروژن مایع در 77.36 K برابر 139.25 °R است. هلیوم مایع در 4.2 K برابر 7.56 °R است. دمای اتاق، 293.15 K، برابر 527.67 °R است. دمای تعادل کره‌ای در فاصلهٔ زمین از خورشید، حدود 278.6 K، برابر 501.5 °R است.

چرا فقط یک ضرب

کلوین و رنکین هر دو از صفر مطلق شروع می‌شوند. فقط در اندازهٔ درجه فرق دارند: یک کلوین برابر 1.8 درجهٔ رنکین است، پس یک ضرب تنها تبدیل را انجام می‌دهد.

یک آزمون سریع

مقدار رنکین همیشه دقیقاً 80 درصد بزرگ‌تر از مقدار کلوین است. اگر نتیجهٔ یک محاسبهٔ «تبدیل K به °R» 1.8 برابر ورودی نباشد، ضریب اشتباه بوده است.

کلوین

مقیاس علوم فضایی

کلوین یکای SI دماست و آژانس‌های فضایی در سراسر جهان آن را در مدل‌های حرارتی، برنامه‌های آزمون و مشخصات ابزار به کار می‌برند. آن را K می‌نویسند، بدون علامت درجه.

کجا دیده می‌شود

مدل‌های حرارتی، برگه‌های داده ابزار، مشخصات آزمون و گزارش‌های مأموریت.

مقیاس رنکین

مقیاس مطلق با یکاهای انگلیسی

رنکین دمای مطلق با درجه‌هایی به اندازهٔ فارنهایت است. در اسناد قدیمی‌تر هوافضای آمریکا و محاسباتی که فوت، پوند و Btu هم به کار می‌برند دیده می‌شود. نمادش °R است.

کجا دیده می‌شود

گزارش‌های قدیمی‌تر ناسا، مشخصات پیمانکاران با یکاهای انگلیسی و کتاب‌های درسی ترمودینامیک.

کلوین در برابر رنکین

یک کلوین برابر 1.8 درجهٔ رنکین است. نوسان دمای 100 K روی سطح یک ماهواره نوسان 180 °R است. هر دو مقیاس مطلق‌اند، پس نسبت دماها یکسان است: 600 K بر 300 K برابر 2 است، همان‌طور که 1080 °R بر 540 °R برابر 2 است.

ضرب دقیق است، پس گردکردنی در تبدیل پیش نمی‌آید. تنها لغزش رایج اشتباه گرفتن رنکین با فارنهایت است.

کجا تبدیل پیش می‌آید

گرمای خورشید بر فضاپیما

ثابت خورشیدی حدود 1,361 W/m² است که 431 Btu در ساعت بر فوت مربع است. صفحه‌ای تخت در فاصلهٔ زمین، رو به خورشید، با جذب‌پذیری و گسیل‌پذیری برابر و تابش از یک سمت، به حدود 394 K می‌رسد، در حالی که یک کره به‌طور میانگین 278.6 K یا 501.5 °R است. گام محاسبهٔ «تبدیل K به °R» نتیجه‌های مدل را برای گزارش مشتری به یکاهای انگلیسی در می‌آورد.

رادیاتورها

رادیاتوری در 300 K یا 540 °R با گسیل‌پذیری 0.85، 390 W/m² می‌دهد که 124 Btu در ساعت بر فوت مربع است. در 330 K یا 594 °R، 572 W/m² گسیل می‌کند. تابش با توان چهارم دمای مطلق رشد می‌کند، پس انتخاب مقیاس فقط برای ثابت اهمیت دارد.

حدهای الکترونیک

الکترونیک معمول از −40 تا +85 °C تأیید می‌شود که 233.15 تا 358.15 K یا 419.7 تا 644.7 °R است. باتری‌ها 273 تا 313 K یا 491.7 تا 563.4 °R را ترجیح می‌دهند. پیشران هیدرازین در حدود 274.7 K یخ می‌زند که 494.5 °R است، پس مخزن‌ها گرم‌کن لازم دارند.

تلسکوپ فضایی جیمز وب

آینه و اپتیک وب نزدیک 40 K هستند که 72 °R است و آشکارساز فروسرخ میانی آن تا حدود 7 K یا 12.6 °R سرد می‌شود. سپر خورشیدی سمت سرد را نزدیک 36 K یا 64.8 °R نگه می‌دارد، در حالی که سمت رو به خورشید به حدود 383 K یا 689 °R می‌رسد. اختلاف حدود 347 K یا 625 °R لایه‌های سپر خورشیدی را در بر می‌گیرد.

باتری‌ها در مدار

بستهٔ لیتیوم-یون در مدار با گرم‌کن‌ها و رادیاتورها میان 278 و 303 K یا 500 و 545 °R نگه داشته می‌شود. شارژ زیر 273 K یا 491.7 °R خطر رسوب لیتیوم دارد. اپراتور مأموریتی که تلمتری را می‌خواند ممکن است مقدارها را به شمارش خام ببیند که با جدولی به کلوین و بعد برای گزارشی با یکاهای انگلیسی به °R تبدیل می‌شود.

کپسول‌های بازگشت به جو

کپسولی که از ماه برمی‌گردد با دماهای سطحی چند هزار کلوین روبه‌رو می‌شود. سطح سپر حرارتی در 3,000 K برابر 5,400 °R است و در 2,500 K برابر 4,500 °R. در این مقدارها ضرب ساده در 1.8 همهٔ آنچه لازم است، چون انحراف میان کلوین و رنکین صفر است.

آنتن‌ها و حسگرها

گیرنده‌های رادیونجوم تا 15 تا 20 K سرد می‌شوند که 27 تا 36 °R است، تا نویز کم شود. دمای نویز، سنجه‌ای برای کیفیت گیرنده، به کلوین بیان می‌شود: سیستمی با دمای نویز 30 K برابر 54 °R است. اسناد با یکاهای انگلیسی گاهی نویز را به °R می‌دهند و تبدیل، عددها را همسان نگه می‌دارد.

فرمول‌های صفحه‌گسترده

مقدارهای کلوین را در ستون A بگذارید و در ستون B از =A2*1.8 استفاده کنید. برای جهت مخالف از =B2/1.8 استفاده کنید. برای اختلاف‌ها همان فرمول به کار می‌رود، چون انحرافی نیست. هر ستون را با یکایش برچسب بزنید و برای مقدارهای نزدیک دمای اتاق از دو رقم اعشار استفاده کنید.

گرد کردن و دقت

ضرب دقیق است. مدل‌های حرارتی اغلب سه رقم بامعنا نگه می‌دارند، پس 278.6 K می‌شود 501.5 °R، نه 501.480. تا هر اندازه که منبع پشتیبانی می‌کند رقم نگه دارید. وقتی جدولی هر دو یکا را فهرست می‌کند، مقدار اصلی را اول بگذارید و مقدار تبدیل‌شده را داخل پرانتز.

میان‌بر ذهنی

مقدار کلوین را دو برابر کنید و یک‌دهم نتیجه را کم کنید. برای 300 K: 600 منهای 60 می‌شود 540 °R. برای 77 K: 154 منهای 15.4 می‌شود 138.6 °R. چون 2 منهای 0.2 دقیقاً 1.8 است، میان‌بر دقیق است.

نقاط راهنمایی که باید حفظ کرد

4.2 K برابر 7.56 °R است، 77 K برابر 138.6 °R، 273.15 K برابر 491.67 °R، 293.15 K برابر 527.67 °R، 300 K برابر 540 °R و 373.15 K برابر 671.67 °R. این شش مقدار بیشتر گفتگوهای حرارتی در مهندسی فضایی را لنگر می‌اندازند.

نردبان مرجع

2.725 K برابر 4.9 °R است. 20 K برابر 36 °R است. 100 K برابر 180 °R است. 233.15 K برابر 419.67 °R است. 300 K برابر 540 °R است. 394 K برابر 709.2 °R است. 1,000 K برابر 1,800 °R است. 5,772 K برابر 10,389.6 °R است. نردبانی مانند این بررسی سریع را ممکن می‌کند.

بررسی با وارونه کردن

برای بررسی هر نتیجهٔ تبدیل K به °R، بر 1.8 تقسیم کنید و ببینید به مقدار آغازین برمی‌گردید یا نه. اگر 300 K به 540 °R تبدیل شد، آنگاه 540 تقسیم بر 1.8 برابر 300 است. آزمون دوم نسبت است: عدد رنکین باید 1.8 برابر عدد کلوین باشد.

رابطه با فارنهایت

رنکین برابر فارنهایت به‌علاوهٔ 459.67 است، پس 540 °R برابر 80.33 °F است. برای رفتن از کلوین به فارنهایت، در 1.8 ضرب کنید و 459.67 را کم کنید. اسناد فضایی پیمانکاران آمریکایی معمولاً برای اجزای داغ فارنهایت و برای معادله‌ها رنکین فهرست می‌کنند. حرکت میان این سه کار روزانهٔ مهندسان حرارتی است.

پیشران‌های فوق‌سرد

اکسیژن مایع در 90.19 K یا 162.3 °R می‌جوشد و هیدروژن مایع در 20.28 K یا 36.5 °R. متان در 111.7 K یا 201 °R می‌جوشد. اسناد پرتاب با یکاهای انگلیسی اغلب دمای پیشران را به °R یا °F فهرست می‌کنند و مهندسانی که آن‌ها را می‌خوانند هر دو را برای مقایسه با داده‌های اروپایی به کلوین بر می‌گردانند.

اختلاف دما

اختلاف 10 K برابر اختلاف 18 °R است. نوسان 50 K برابر 90 °R است. چون میان مقیاس‌ها انحرافی نیست، یک اختلاف دقیقاً مانند مقدار مطلق تبدیل می‌شود. به همین دلیل بودجه‌های حرارتی با ΔT ساده تبدیل می‌شوند، در حالی که آن‌هایی که فارنهایت یا سلسیوس به کار می‌برند دقت لازم دارند.

نوشتن درست یکاها

کلوین را K بنویسید، بدون علامت درجه، و رنکین را °R با علامت درجه. میان عدد و نماد فاصله بگذارید. در اسناد مخلوط یکا را روی هر ستون برچسب بزنید. مقداری مثل 540 می‌تواند اتاقی به رنکین یا جسمی بسیار داغ به کلوین باشد.

چرا رنکین در هوافضا می‌ماند

یکاهای انگلیسی در هوافضای آمریکا می‌مانند چون مجموعه‌ای بزرگ از داده، سخت‌افزار و نرم‌افزار به این شکل ساخته شده، از نقشه‌های مخزن سوخت به اینچ تا رانش به پوند. رنکین به‌عنوان مقیاس مطلق برای چنین کاری مناسب است. برنامه‌های جدیدتر SI و کلوین به کار می‌برند، اما مهندسی که در چند پروژه کار می‌کند به هر دو نیاز دارد و فرمول محاسبهٔ «تبدیل K به °R» چند ثانیه طول می‌کشد.

شب‌های ماه و گرم‌کن‌های بقا

در ماه شب حدود 14 روز زمینی طول می‌کشد و دمای سطح به 100 K یا کمتر می‌افتد که 180 °R است. فرودگر باید باتری‌ها و الکترونیک را با گرم‌کن‌های رادیوایزوتوپی یا توان ذخیره‌شده بالای حدشان نگه دارد، حدود 273 K یا 491.7 °R. برنامه‌ریزی انرژی لازم یعنی انتگرال‌گیری از اتلاف گرما روی اختلاف دمای حدود 173 K یا 311 °R، و عدد نهایی به وات-ساعت یا Btu بیان می‌شود.

کاوشگرهای سیاره‌ای

کاوشگری که به زهره فرود می‌آید با 737 K روبه‌رو می‌شود که 1,327 °R است و فشار 92 بار. کاوشگر تیتان با 94 K یا 169 °R روبه‌رو می‌شود. عایق حرارتی و مواد تغییر فاز عمر الکترونیک را در چنین جاهایی برای ساعت‌ها طولانی می‌کنند. گزارش‌های آژانس‌های فضایی مختلف همین عددها را به کلوین، سلسیوس یا رنکین فهرست می‌کنند و مهندسان به‌طور عادی میان آن‌ها جابه‌جا می‌شوند.

کمک جاذبه و سیاره‌های سرد

مأموریت‌های سیاره‌های بیرونی سال‌ها سفر می‌کنند و از نواحی می‌گذرند که دمای پیرامون فقط چند ده کلوین است. کاوشگری نزدیک زحل، در حدود 80 K در سایه که 144 °R است، گرم‌کن رادیوایزوتوپی لازم دارد. توان باقی‌مانده در پایان مأموریت تعیین می‌کند چند گرم‌کن می‌تواند روشن بماند و مدل حرارتی به کلوین حل می‌شود، سپس در گزارش پیمانکار آمریکایی به رنکین بازنویسی می‌شود.

آزمون اپتیک در دماهای فوق‌سرد

آینه‌های تلسکوپ در اتاقک‌هایی آزمایش می‌شوند که با هلیوم تا 20 K یا کمتر سرد شده‌اند که 36 °R است. شکل آینهٔ شیشه‌ای یا برلیومی میان دمای اتاق و 40 K کمی تغییر می‌کند و مهندسان آن تغییر را با تداخل‌سنج اندازه می‌گیرند. نتیجه‌ها به ازای هر کلوین بیان می‌شوند و گزارش آزمونی که برای آژانسی آمریکایی تهیه می‌شود ممکن است همان عددها را به ازای هر درجهٔ رنکین بخواهد که با ضریب 1.8 کوچک‌تر است.

آزمون خلأ حرارتی

سخت‌افزار فضاپیما در اتاقک خلأ میان نهایت‌های گرم و سرد چرخه می‌شود، اغلب از 218 K تا 398 K که 393 °R تا 717 °R است. یک آزمون معمول چهار تا هشت چرخه اجرا می‌شود، با زمان ماندن ساعت‌ها در هر نهایت. مشتریان دماها را به یکاهای خودشان مشخص می‌کنند و محاسبهٔ «تبدیل K به °R» بخشی از بازبینی برنامهٔ آزمون است تا حدها در هر سند هماهنگ باشند.

لوله‌های حرارتی

لولهٔ حرارتی آمونیاکی میان حدود 213 و 373 K کار می‌کند که 383 تا 672 °R است. لولهٔ حرارتی آبی از 293 تا 473 K کار می‌کند. لوله‌های حرارتی گرما را با افت دمای کم جابه‌جا می‌کنند، اغلب 2 یا 3 K که 3.6 تا 5.4 °R است. مشخصات تأمین‌کنندگان آمریکایی ممکن است بازه‌ها را به °F بدهد و جدولی از معادل‌ها، ساخته‌شده با محاسبهٔ «تبدیل K به °R» روی هر حد، پیوستی مفید است.

فروسرخ زمین و آلبدو

زمین به‌طور میانگین حدود 237 W/m² به‌صورت فروسرخ گسیل می‌کند، یعنی 75 Btu در ساعت بر فوت مربع، و حدود 30 درصد نور خورشید را بازتاب می‌دهد. ماهواره‌ای در مدار پایین هر دو را دریافت می‌کند. مدل‌ها دماها را به کلوین بیان می‌کنند و گزارش برای آژانسی آمریکایی ممکن است آن‌ها را به رنکین بازنویسی کند تا شار گرما و دما یک دستگاه یکا داشته باشند.

عایق چندلایه

عایق چندلایه، پتوهای طلایی‌رنگ روی فضاپیماها، می‌تواند انتقال گرمای تابشی را با ضریب 10 تا 100 کم کند. میان درون 300 K که 540 °R است و بیرون 100 K که 180 °R است، پتویی با گسیل‌مندی مؤثر 0.01 حدود 4.5 W/m² عبور می‌دهد، در مقایسه با 45 W/m² از سطحی لخت با گسیل‌مندی 0.1. تفاوت در هر دو مقیاس چشمگیر است و محاسبهٔ «تبدیل K به °R» روی هر دمای مرزی نسخهٔ یکاهای انگلیسی همین برآورد را تغذیه می‌کند.

انبساط گرمایی

آلومینیوم حدود 23 قسمت در میلیون به ازای هر کلوین منبسط می‌شود که 12.8 در میلیون به ازای هر درجهٔ رنکین است. سازه‌ای 2 m که 100 K یا 180 °R گرم شود 4.6 mm بلندتر می‌شود. میزهای اپتیکی از مواد کم‌انبساط ساخته می‌شوند تا هم‌ترازی از چنین تغییرهایی جان به در ببرد و مشخصات به ازای کلوین یا به ازای °F با همان ضریب 1.8 هستند.

ظرفیت گرمایی اجزای فضاپیما

آلومینیوم گرمای ویژه‌ای برابر 0.90 kJ/(kg·K) دارد که 0.215 Btu/(lb·°R) است. گرم کردن یک پنل آلومینیومی 100 kg به اندازهٔ 10 K یا 18 °R، 900 kJ لازم دارد که 853 Btu است. ضریب میان kJ/(kg·K) و Btu/(lb·°R) برابر 4.1868 است، در حالی که ضریب 1.8 فقط برای تغییر دما به کار می‌رود. اشتباه گرفتن آن‌ها خطایی کلاسیک است.

آرایه‌های خورشیدی و دما

پنل خورشیدی در مدار ممکن است از 150 K در سایه، 270 °R، تا 380 K در نور خورشید، 684 °R، تغییر کند. سلول‌های سیلیسیمی با گرما بازده از دست می‌دهند، حدود 0.4 درصد به ازای هر کلوین، که 0.22 درصد به ازای هر درجهٔ رنکین است. در 340 K یا 612 °R، که 40 K داغ‌تر از مرجع 300 K است، افت حدود 16 درصد است. محاسبهٔ «تبدیل K به °R» برای گذاشتن برگهٔ داده در مقیاس درست به کار می‌رود.

مقدارهای بیشتر برای تبدیل K به °R

فهرستی بلندتر از تبدیل‌ها

اگر مقداری که لازم دارید در فهرست اول نیست، این تبدیل‌های بیشتر ممکن است آن‌قدر نزدیک باشند که مستقیم بخوانید:

• -273.15 K = -491.67 °R
• -100 K = -180 °R
• -20 K = -36 °R
• 10 K = 18 °R
• 15 K = 27 °R
• 25 K = 45 °R
• 30 K = 54 °R
• 50 K = 90 °R

لغزش‌های رایج هنگام تبدیل K به °R

اضافه کردن انحراف

کلوین و رنکین از یک نقطه شروع می‌شوند. 459.67 یا 273.15 را اضافه نکنید. 300 K برابر 540 °R است.

اشتباه گرفتن رنکین با فارنهایت

درجه‌ها هم‌اندازه‌اند اما صفرها فرق دارند. 540 °R برابر 80.33 °F است، نه 540 °F.

اعمال 1.8 بر کمیت اشتباه

ضریب 1.8 برای دماهاست. گرمای ویژه 4.1868 و شار گرما 0.317 به کار می‌برد، پس هر کمیت ضریب خودش را دارد.

پرسش‌های سریع

روش محاسبهٔ «تبدیل K به °R» چیست؟

مقدار کلوین را در 1.8 ضرب کنید.

300 K در درجهٔ رنکین چقدر است؟

540 °R.

273.15 K در درجهٔ رنکین چقدر است؟

491.67 °R.

0 K در درجهٔ رنکین چقدر است؟

0 °R.

آیا عدد من ذخیره یا فرستاده می‌شود؟

نه، روی دستگاه شما می‌ماند.

گام بعدی کجاست

مبدل‌های دمایی دیگر اینجا فهرست شده‌اند: تبدیل K به °C، تبدیل K به °F، تبدیل °C به °R، تبدیل °F به °R، تبدیل °R به °C، تبدیل km به mi، تبدیل mi به km، تبدیل L به gal، تبدیل gal به L. اگر جهت مخالف را می‌خواهید، از تبدیل °R به K استفاده کنید.

نکتهٔ پایانی: محاسبهٔ «تبدیل K به °R» در 1.8 ضرب می‌کند و نتیجه را °R برچسب می‌زند. عددی که وارد می‌کنید فقط روی دستگاه شما پردازش می‌شود.