°F から °R への換算 ファーレンハイト度 ↔ ランキン度 無料 オンライン 安全

絶対温度を使う練習問題：華氏をランキン度に

アメリカの熱力学や物理の授業では、「50 °F のタイヤが 95 °F に温められる」や「70 °F の缶が 130 °F に加熱される」のような問題が出されます。正しい答えには絶対温度が必要で、データが華氏のときの自然な選択がランキン度です。°F を °R に換算するには、459.67 を足します。32 °F は 491.67 °R、70 °F は 529.67 °R、212 °F は 671.67 °R です。上の計算ツールは入力するそばで足し算を行い、下の節は、換算がなぜ重要で、典型的な間違いをどう避けるかを示す、典型的な問題を順にたどります。

例のある式、各温度目盛りの短い紹介、比較、解いた問題集、避けるべき間違いがあります。計算はブラウザ内で行われ、入力したものはどこにも送られません。

°F を °R に換算する方法：459.67 を足す

式

式は °R = °F + 459.67 です。したがって 75 °F は 534.67 °R、100 °F は 559.67 °R、−40 °F は 419.67 °R になります。戻るには、459.67 を引きます。多くの教科書は定数を 460 に丸めており、手早い作業にはそれで十分です。

計算例

70 °F の室内の空気は 529.67 °R です。体温の 98.6 °F は 558.27 °R です。104 °F の熱は 563.67 °R です。−320 °F の液体窒素は 139.67 °R で、−459.67 °F の絶対零度は 0 °R です。

なぜ足し算だけなのか

ランキン度の一度と華氏の一度は同じ大きさです。二つの目盛りが異なるのはゼロ点だけで、それは 459.67 度離れているので、一回の足し算で仕事がすべて済みます。

手早い常識のテスト

ランキン度は常に華氏より 459.67 高いです。「°F を °R に換算」する計算の結果が入力より低ければ、足さずに引いています。

華氏の目盛り

アメリカの日常の目盛り

華氏は 32 を水の氷点に、212 を沸点に置きます。アメリカの温度計、天気予報、教科書の問題の目盛りなので、アメリカの授業のデータのほとんどは、この度で届きます。

現れる場所

温度計、教科書の問題、家電のラベル、天気予報。

ランキン度の目盛り

英国単位での絶対温度の目盛り

ランキン度は絶対零度から始まり、華氏の度と同じ大きさの度を使います。決して負にならないので、気体の法則、効率の式、放射の法則で直接使えます。記号は °R です。

現れる場所

アメリカの熱力学の授業、工学便覧、気体の表。

華氏とランキン度の比較

二つの目盛りは同じ刻みなので、50 °F の変化は 50 °R の変化です。ゼロ点だけが異なります。これは比にとって重要です。100 °F は 50 °F の二倍熱いわけではありませんが、559.67 °R は 509.67 °R の 1.098 倍です。温度の比を使う物理法則は、絶対温度の目盛りを使わなければなりません。

足し算は正確なので、丸めは表示された結果にだけ現れます。罠は、気体の法則を華氏の数字に直接適用することです。

換算が現れる場面

問題 1：温まるタイヤ

タイヤは 50 °F で 32 psig に空気が入れられ、95 °F に達するまで走ります。絶対値に換算します。圧力は 46.7 psia で、温度は 509.67 °R と 554.67 °R です。比は 1.088 なので、新しい圧力は 50.8 psia、つまり 36.1 psig です。華氏を直接使うとばかげた答えになり、だから「°F を °R に換算」する計算が最初に来るのです。

問題 2：加熱されるエアゾール缶

70 psig、70 °F の缶が 130 °F に加熱されます。絶対圧力は 84.7 psia、温度は 529.67 °R と 589.67 °R です。最終の圧力は 94.3 psia、つまり 79.6 psig です。だから缶には、120 °F より上で保管しないようにという警告が付いているのです。

問題 3：空気のモル数

14.7 psia、70 °F の 10 立方フィートには、どれだけの空気があるでしょうか。R = 10.73 psia·ft³/(lbmol·°R)、T = 529.67 °R として n = PV/RT を使うと、n は 0.0259 lbmol、つまり空気 0.75 lb です。R の値が当てはまるには、温度がランキン度でなければなりません。

問題 4：暖かい部屋の風船

風船は 70 °F で 1 ft³ の空気を持っています。同じ圧力の、100 °F のより暖かい部屋では、559.67/529.67 = 1.057 ft³ を持ちます。風船は 5.7 パーセント大きくなります。シャルルの法則は絶対温度を使うので、100 を 70 で割る学生は 1.43 を得て、風船は半分近く大きくなり、それは明らかに間違いです。

問題 5：飛行中のラム空気

60 °F、つまり 519.67 °R の空気中をマッハ 0.8 で飛ぶ航空機のよどみ点温度は、519.67 × (1 + 0.2 × 0.64) = 586.2 °R、つまり 126.5 °F です。機首の空気は 66 度暖かくなります。パイロットはこれを、全温と静温の違いとして見ます。「°F を °R に換算」する計算が、出発値を与えます。

常識による確認

答えを提出する前に、気体の法則の式のすべての温度が絶対温度で正であることを確認してください。比の中の 70 や 100 のような値は警告です。もう一つの確認は変化の大きさを比べることです。室温での 30 度の変化には、1.05 近くの比が典型的で、1.4 の比は何かが間違っていることを意味します。

液体窒素と液体ヘリウム

−320 °F の液体窒素は 139.7 °R、−297 °F の液体酸素は 162.7 °R、−452 °F の液体ヘリウムは 7.7 °R です。これらの小さな正の数は、液体が絶対零度にどれほど近いかを示します。1.8 で割ると 77.6、90.4、4.3 K になり、世界の他の地域の極低温工学で使われる数字です。

人体

98.6 °F の体温は 558.27 °R で、104 °F の熱は 563.67 °R で、絶対値ではわずか 1 パーセント高いだけです。人体の伝熱モデルは放射に絶対温度を使い、91 °F の皮膚と 68 °F の壁の違いは、四乗の項として現れます。

ドライアイスと寒さ

ドライアイスは −109.3 °F、つまり 350.4 °R で昇華します。その温度まで冷やすと、気体の密閉容器は、絶対温度に比例して圧力を失います。70 °F で密閉されて −109 °F に移された瓶は、350.4/529.67 = 0.66 なので、圧力が 66 パーセントに下がります。華氏の数字では、これは現れません。

表計算の式

華氏の値を A 列に置き、B 列で =A2+459.67 を使います。逆には =B2-459.67 を使います。比には、二つのランキン度の列を直接割ります。小数二桁で書式を設定し、各見出しに単位を書きます。追跡のために元の値の列を保ってください。

丸めと精度

教科書はしばしば 459.67 を 460 に丸めます。530 °R 近くの温度の比では、誤差は 0.06 パーセントで、無視できます。計器の校正のような精密な作業では、すべての桁を保ってください。最も精度の低い入力と同じ有効数字で結果を報告してください。

暗算の近道

460 を足し、それから三分の一を取り除きます。70 °F なら、530 − 0.33 = 529.67 となります。212 °F なら、672 − 0.33 = 671.67 となります。手早い見積もりでは 460 で十分で、補正が必要なのは精密な表だけです。

覚えておく目印

0 °F は 459.67 °R、32 °F は 491.67 °R、59 °F は 518.67 °R、68 °F は 527.67 °R、98.6 °F は 558.27 °R、212 °F は 671.67 °R です。この六つがあれば、どんな問題も一目で目盛りの上に置けます。

参照の梯子

−459.67 °F は 0 °R。−320 °F は 139.7 °R。−40 °F は 419.67 °R。0 °F は 459.67 °R。32 °F は 491.67 °R。100 °F は 559.67 °R。212 °F は 671.67 °R。1,000 °F は 1,459.67 °R。このような梯子は、確認を速めます。

問題 6：結合気体の法則

14.7 psia、70 °F の 5 ft³ の空気が 44.7 psia に圧縮され、200 °F に加熱されます。体積は 5 × (14.7/44.7) × (659.67/529.67) = 2.05 ft³ です。それぞれの比は絶対量から取られます。最終の答えは、気体がより熱いので、三倍の圧力への圧縮が、体積を 67 ではなく 59 パーセント減らすことを示します。

逆算による確認

°F を °R に換算したどんな結果も確かめるには、459.67 を引いて、出発点に戻るか見てください。75 °F が 534.67 °R になったなら、534.67 引く 459.67 は 75 です。二つ目のテストは符号です。ランキン度は決して負にならないので、負の答えは、入力が絶対零度より下だったことを意味し、それはありえません。

ケルビンとのつながり

ランキン度はケルビンの値の 1.8 倍に等しいです。527.67 °R は 293.15 K で、20 °C です。結果を相互確認したい学生は、同じ温度をケルビンに換算して比べられます。どちらも絶対温度の目盛りだからです。温度の比は、同じになるはずです。

温度差

50 °F の変化は 50 °R の変化です。25 °F の変化は 25 °R です。温度差には決して 459.67 を足さないでください。エネルギー収支の q = m cp ΔT では差が使われるので、華氏とランキン度は同じ熱を与え、換算が必要なのは絶対値が入るときだけです。

単位を正しく書く

ランキン度は、数字の後に空白を置いて、529.67 °R のように °R と書いてください。R だけを書く教科書もあり、気体定数と混同されえます。報告書では、各値の隣に目盛りを明記してください。数字が差なら、「deg R」か「°R」と書き、本文でそう述べてください。

なぜケルビンだけを使わないのか

多くの授業は SI とケルビンに移りましたが、ボイラーの規格から古いソフトウェアまで、アメリカの実務の大きな部分は英国単位を使います。ランキン度を学べば、学生はすべての数字を SI に翻訳せずに、それらの資料を読めます。「°F を °R に換算」する計算式を頭に置いた短い手順が、実際的な答えです。

問題 7：暑い車の中の密閉された瓶

密閉された剛体の瓶が、14.7 psia、70 °F の空気を保っています。車内は 140 °F に達します。529.67 °R と 599.67 °R に換算します。圧力は 14.7 × 1.132 = 16.6 psia となり、1.9 psi の増加です。キャップは持ちこたえますが、薄い缶は膨らむかもしれません。華氏の比の 2 を使う学生は、29.4 psia の圧力を予測し、それは大きくかけ離れています。手早い °F を °R に換算が、その違いを示します。

問題 8：蒸気表の検索

100 psia の蒸気の飽和温度は約 328 °F、つまり 787.7 °R です。14.7 psia の蒸気は 212 °F、つまり 671.67 °R です。華氏の比は 1.55 でも、絶対飽和温度の比は 1.173 です。物性表は余白に °F を挙げますが、エントロピーと比熱は °R あたりなので、換算が暗に求められることがよくあります。

問題 9：音速

英国単位では、空気中の音速は、°R での T の平方根の 49.02 倍で、フィート毎秒です。70 °F では、T は 529.67 °R で、速度は 1,128 ft/s です。0 °F では 1,051 ft/s で、100 °F では 1,160 ft/s です。凍える朝は、穏やかな日に比べて、速度を約 7 パーセント下げます。

問題 10：空気の密度

空気の密度は ρ = P/(RT) に従い、空気では R = 53.35 ft·lbf/(lbm·°R) です。59 °F、つまり 518.67 °R、14.7 psia では、密度は 0.0765 lbm/ft³ です。100 °F、つまり 559.67 °R では、0.0709 lbm/ft³ に下がります。0 °F、つまり 459.67 °R では、0.0863 に上がります。式に華氏を使うと、0 °F で密度が無限大になります。

問題 11：カルノー効率

理想的なエンジンが 1,000 °F で熱を取り、100 °F で捨てます。1,459.67 °R と 559.67 °R に換算します。効率は 1 − 559.67/1,459.67 = 61.7 パーセントです。実際のエンジンは 30 から 40 パーセントを達成します。華氏の数字では 1 − 100/1,000 = 90 パーセントとなり、深刻な過大評価です。効率の問題はすべて、「°F を °R に換算」する計算から始まります。式は二つの絶対温度を比べるからです。

問題 12：冷蔵庫

100 °F のキッチンの 0 °F の冷凍庫は、459.67/100 = 4.6 の理想的な成績係数を持ちます。実際の冷凍庫は 1.5 か 2 を達成するかもしれません。室温を 110 °F に上げると、理想の数字は 4.2 に下がります。これらの数字は、暑いキッチンがどう効率を損なうかを示し、絶対温度から導かれます。

問題 13：圧縮機

70 °F、つまり 529.67 °R の空気が、六倍の圧力に断熱圧縮されます。吐出温度は 529.67 × 6^0.2857 = 883.7 °R、つまり 424 °F です。冷却器が、次の段の前にそれを 100 °F に戻します。ランキン度への換算を忘れる学生は、70 × 1.67 = 117 °F と予測し、現実とかけ離れた答えです。

問題 14：放射

熱い表面は、絶対温度の四乗に比例して放射します。表面を 1,000 °F から 1,500 °F、つまり 1,459.67 °R から 1,959.67 °R に上げると、放射は (1,959.67/1,459.67)⁴ = 3.25 倍に増えます。華氏では 5 倍になり、効果を過大評価します。

問題 15：ヒートポンプ

20 °F の屋外の空気から 70 °F の家を暖めるヒートポンプの理想的な COP は、529.67/50 = 10.6 です。実際の機械は 3 から 4 に達します。屋外の温度が 0 °F に下がると、理想の COP は 7.6 に下がり、深い寒さで性能が悪化する理由を示します。計算には、屋内の温度にランキン度が必要です。

°F を °R に換算するその他の値

より長い換算の一覧

必要な値が最初の一覧にない場合、次のさらなる換算は、直接読み取れるほど近いかもしれません。

• -273.15 °F = 186.52 °R
• -100 °F = 359.67 °R
• -20 °F = 439.67 °R
• 10 °F = 469.67 °R
• 15 °F = 474.67 °R
• 25 °F = 484.67 °R
• 30 °F = 489.67 °R
• 50 °F = 509.67 °R

°F を °R に換算するときのよくある間違い

気体の法則に華氏を使う

気体の法則には絶対温度が必要です。タイヤは、華氏の数字の比で圧力を変えるわけではありません。

差に足してしまう

50 °F の変化は 50 °R の変化です。459.67 を足さないでください。

ランキン度とケルビンを混同する

二つの目盛りは 1.8 の係数で異なります。529.67 °R は 529.67 K ではなく、294.26 K です。

短い答え

°F を °R に換算するにはどうしますか。

459.67 を足します。

68 °F はランキン度でいくつですか。

527.67 °R です。

32 °F はランキン度でいくつですか。

491.67 °R です。

絶対零度は華氏でいくつですか。

−459.67 °F です。

数字は端末の外に出ますか。

いいえ、計算はブラウザ内で行われます。

その他のページとまとめ

他の温度の換算には、°F から K への変換、°F から °Ré への変換、°C から °R への変換、K から °R への変換、°R から °C への変換、km から mi への変換、mi から km への変換、L から gal への変換、gal から L への変換があります。逆方向は°R から °F への変換です。

要するに、「°F を °R に換算」する計算とは、459.67 を足し、答えの隣に単位を書くことです。数字はローカルで計算され、アカウントもアップロードも要りません。