Chuyển đổi đơn vị nhiệt độ
Chuyển đổi giữa Celsius, Fahrenheit, Kelvin và Rankine bằng công thức ITS-90 chính xác. Khác với chiều dài hay khối lượng, đơn vị nhiệt độ là <em>affine</em> — mỗi thang vừa có hệ số nhân vừa có độ lệch — nên công cụ này tự áp dụng đúng công thức.
Kiểm duyệt bởi WuTools Engineering Team · Cập nhật lần cuối
Cặp chuyển đổi phổ biến
Nhiệt độ là gì và vì sao có tới bốn thang đo?
Nhiệt độ là thước đo động năng trung bình của các hạt cấu tạo nên một chất — phân tử dao động, quay và chuyển dời mạnh đến đâu. Nhiệt độ thấp nhất có thể đạt được gọi là không độ tuyệt đối: tại đó mọi chuyển động cổ điển ngừng lại, chỉ còn năng lượng điểm-không lượng tử. Trong hệ SI, không độ tuyệt đối đúng bằng 0 K. Bốn thang đo dùng trong đời sống và khoa học — Celsius (°C), Fahrenheit (°F), Kelvin (K) và Rankine (°R) — đều đo cùng một đại lượng vật lý, nhưng khác nhau ở hai lựa chọn thiết kế: điểm zero đặt ở đâu, và mỗi độ lớn bằng bao nhiêu.
Vì hai lựa chọn đó, chuyển đổi nhiệt độ khác hẳn việc đổi chiều dài hay khối lượng. Không thể chỉ nhân với hệ số: 0 °C không bằng 0 °F, và gấp đôi giá trị Celsius không cho gấp đôi giá trị Fahrenheit. Mỗi phép đổi dùng công thức affine dạng output = input × hệ_số + độ_lệch. Trang này tự xử lý phần số học và hiển thị phương trình chính xác đã dùng.
Giải thích từng thang nhiệt độ
Kelvin (K) — đơn vị cơ bản của hệ SI
Kelvin là đơn vị cơ bản của nhiệt độ nhiệt động trong hệ SI. Từ lần định nghĩa lại năm 2019, 1 K được cố định bằng cách đặt hằng số Boltzmann đúng bằng 1,380649 × 10⁻²³ J/K. Thang bắt đầu tại không độ tuyệt đối (0 K) và mỗi độ có cùng kích thước với Celsius — 1 K = 1 °C — nên hai thang chỉ khác nhau ở độ lệch. Nước đóng băng ở 273,15 K và sôi ở 373,15 K (tại 1 atm). Lưu ý: đúng chuẩn SI viết là "K", không phải "°K".
Celsius (°C) — thang đo dân sự thường ngày
Celsius ban đầu được định nghĩa bằng hai mốc — 0 °C tại điểm đóng băng của nước và 100 °C tại điểm sôi ở áp suất khí quyển chuẩn. Ngày nay nó được định nghĩa trực tiếp từ kelvin: T(°C) = T(K) − 273,15. Đây là thang nhiệt độ dân sự mặc định ở Việt Nam và hầu hết thế giới ngoài Mỹ. Người Việt thường nói "trời lạnh dưới 20°C" hoặc "nắng nóng 35°C"; tủ lạnh để khoảng 4 °C, lò nướng bánh chỉnh đến 220 °C, máy lạnh cài 26 °C để vừa mát vừa tiết kiệm điện.
Fahrenheit (°F) — thang dân sự của Mỹ
Thang Fahrenheit do Daniel Gabriel Fahrenheit công bố năm 1724, đặt 32 °F tại điểm đóng băng và 212 °F tại điểm sôi của nước, chia khoảng giữa thành 180 độ bằng nhau — khiến mỗi độ Fahrenheit chỉ bằng 5/9 độ Celsius. Công thức quy đổi: °F = °C × 9/5 + 32 và ngược lại °C = (°F − 32) × 5/9. Mỹ, Bahamas, Quần đảo Cayman và một vài lãnh thổ vẫn dùng Fahrenheit cho thời tiết, nấu ăn. Khi xem phim Mỹ thấy "it's 100 degrees out" thì bạn biết là khoảng 38 °C — nóng như Sài Gòn buổi trưa.
Rankine (°R) — thang tuyệt đối của hệ Anh-Mỹ
Rankine với Fahrenheit giống như Kelvin với Celsius: cùng kích thước độ, nhưng bắt đầu từ không độ tuyệt đối. °R = °F + 459,67 hoặc tương đương °R = K × 9/5. Đơn vị này chỉ còn xuất hiện trong sách giáo trình nhiệt động và kỹ thuật hàng không Mỹ — nơi kỹ sư vẫn quen với độ Fahrenheit nhưng cần một thang tuyệt đối cho phương trình khí lý tưởng. Ngoài ngách đó hầu như không gặp.
Các mốc thực tế trên cả bốn thang
- Không độ tuyệt đối: 0 K = −273,15 °C = −459,67 °F = 0 °R. Nhiệt độ thấp nhất có thể đạt; chuyển động cổ điển dừng lại. Các tủ lạnh siêu sâu trong phòng thí nghiệm hiện đạt mức nanokelvin gần giới hạn này.
- Điểm đóng băng của nước: 273,15 K = 0 °C = 32 °F = 491,67 °R, tại áp suất khí quyển chuẩn. Mặt đường đóng băng ở dưới mốc này; muối được rải để hạ điểm đóng băng — ở miền Bắc Việt Nam, Sa Pa hay Mẫu Sơn mùa đông có khi xuống dưới 0 °C, đôi lần xuất hiện băng giá.
- Trong tủ lạnh: Phần lạnh của tủ ở Việt Nam thường giữ 1–4 °C (34–39 °F, 274–277 K) — đủ lạnh để hạn chế vi khuẩn mà không làm rau củ đông cứng. Ngăn đá khoảng −18 °C.
- Phòng dễ chịu: 20–22 °C = 68–72 °F = 293–295 K. Ở Việt Nam người ta thường để máy lạnh ở 25–27 °C để tiết kiệm điện EVN; chênh 1 °C cảm nhận được nhưng nhẹ, chênh 1 °F gần như không thấy.
- Nhiệt độ cơ thể người: Nhiệt độ lõi bình thường là 37 °C = 98,6 °F = 310,15 K. Sốt bắt đầu khi vượt 38 °C / 100,4 °F. Hạ thân nhiệt khi xuống dưới 35 °C / 95 °F.
- Điểm sôi của nước: 373,15 K = 100 °C = 212 °F = 671,67 °R, tại 1 atm. Điểm sôi giảm khoảng 1 °C cho mỗi 285 m độ cao — luộc trứng ở Đà Lạt (≈1.500 m) sẽ lâu chín hơn so với TP.HCM.
- Lò nướng và bếp: Lò vừa thường ở 180 °C (350 °F, 453 K); lò pizza chuyên dụng 250–300 °C. Nướng bánh mì baguette tại nhà hay đặt 220 °C trong 20 phút.
- Công nghiệp và khoa học: Thép nóng chảy quanh 1.500 °C (2.730 °F, 1.773 K). Bề mặt Mặt Trời khoảng 5.800 K. Bình ni-tơ lỏng dùng trong y tế bảo quản mẫu giữ 77 K (−196 °C, −321 °F).
1 đơn vị mỗi loại bằng bao nhiêu Kelvin?
| Đơn vị | Giá trị theo Kelvin (K) |
|---|---|
| 1 K (Kelvin) | 1 Pa |
| 1 °C (Celsius) | 1 Pa |
| 1 °F (Fahrenheit) | 0.5555555555555556 Pa |
| 1 °R (Rankine) | 0.5555555555555556 Pa |
Câu hỏi thường gặp về đơn vị nhiệt độ
Vì sao nhiệt độ cần độ lệch chứ không chỉ hệ số nhân?
Chiều dài, khối lượng và áp suất đều xuất phát từ cùng một zero vật lý — 0 m = 0 ft = 0 km. Các thang nhiệt độ ra đời trước khi người ta hiểu về không độ tuyệt đối, nên mỗi thang chọn một mốc thuận tiện: điểm đóng băng của nước (Celsius), một dung dịch muối tuỳ ý (Fahrenheit), hoặc chính không độ tuyệt đối (Kelvin, Rankine). Vì điểm zero khác nhau, chuyển đổi nhiệt độ phải có cả hệ số và độ dịch. Công thức tổng quát: T_đích = (T_nguồn × hệ_số_nguồn + lệch_nguồn − lệch_đích) ÷ hệ_số_đích, với mọi giá trị quy về một gốc chung — Kelvin trong công cụ này.
Không độ tuyệt đối là gì và tại sao quan trọng?
Không độ tuyệt đối là giới hạn dưới của nhiệt độ nhiệt động: 0 K, −273,15 °C hoặc −459,67 °F. Tại đây, entropy của một tinh thể hoàn hảo bằng không (định luật ba của nhiệt động học) và chuyển động cổ điển ngừng. Thang Kelvin và Rankine bắt đầu ở đó, nên các tỉ số trở nên có nghĩa: 600 K đúng là gấp đôi năng lượng so với 300 K. Tỉ số giữa giá trị Celsius hay Fahrenheit không có ý nghĩa như vậy — 20 °C không phải "nóng gấp đôi" 10 °C.
Vì sao nhà khoa học dùng Kelvin thay cho Celsius?
Phần lớn phương trình vật lý — định luật khí lý tưởng (PV = nRT), định luật Wien, định luật Stefan–Boltzmann, phân bố Maxwell–Boltzmann — yêu cầu nhiệt độ tuyệt đối, vì chúng dùng tỉ số hoặc lũy thừa của T. Cắm giá trị Celsius vào PV = nRT thì với T dưới 0 °C áp suất sẽ thành âm, vô lý. Kelvin tránh được điều đó bằng cách bắt đầu từ không độ tuyệt đối. Kỹ sư luôn đổi sang kelvin trước khi đưa vào công thức nhân hoặc lũy thừa.
Đổi Celsius sang Fahrenheit nhanh trong đầu thế nào?
Công thức chính xác: °F = °C × 9/5 + 32. Mẹo nhanh: nhân đôi rồi cộng 30. Ví dụ: 20 °C → 2×20+30 = 70 °F (đúng là 68 °F); 30 °C → 90 °F (đúng 86 °F); 35 °C → 100 °F (đúng 95 °F). Sai số trong khoảng 4 °F cho dải thời tiết thường gặp. Cần chính xác thì dùng công cụ bên trên.
Nhiệt độ nào bằng nhau ở cả Celsius và Fahrenheit?
−40 °C = −40 °F. Đây là điểm duy nhất hai thang gặp nhau, suy ra từ phép giải x = x × 9/5 + 32 cho x = −40. Là một mẹo vui và câu hỏi quen thuộc trong các cuộc thi đố.
Vì sao nước đóng băng ở 273,15 K chứ không phải đúng 273 K?
Khi kelvin được định nghĩa lại năm 2019 dựa trên hằng số Boltzmann, điểm đóng băng của nước (chính xác hơn là điểm băng tại áp suất chuẩn) không còn là mốc định nghĩa. Nó trở thành đại lượng đo thực nghiệm, tình cờ rơi vào 273,15 K. Định nghĩa cũ dựa trên điểm ba của nước đặt nó đúng tại 273,16 K — cao hơn điểm băng 0,01 K — nên cả hai số đều xuất hiện trong sách giáo khoa cũ.
Nhiệt độ cơ thể có thật là 98,6 °F không?
Không hẳn. Con số 98,6 °F là trung bình do bác sĩ người Đức Carl Reinhold August Wunderlich công bố năm 1851. Nghiên cứu hiện đại đặt mức trung bình gần hơn với 36,6 °C / 97,9 °F, dao động bình thường giữa 36,1–37,2 °C (97,0–99,0 °F) tuỳ theo thời điểm trong ngày, giới tính và vị trí đo. Sốt lâm sàng bắt đầu khi vượt 38 °C / 100,4 °F.
Độ cao ảnh hưởng tới điểm sôi của nước thế nào?
Sôi xảy ra khi áp suất hơi bằng áp suất khí quyển. Lên cao, áp suất khí quyển giảm, nên nước sôi ở nhiệt độ thấp hơn — khoảng 1 °C cho mỗi 285 m gần mực nước biển. Tại Đà Lạt (≈1.500 m) nước sôi ở khoảng 95 °C; trên đỉnh Fansipan (3.143 m) khoảng 89 °C. Vì vậy luộc thực phẩm trên núi cần lâu hơn, và làm bánh phải điều chỉnh công thức.
Khác nhau giữa Kelvin và độ Kelvin là gì?
Không có "độ Kelvin". Đại hội cân đo quốc tế lần thứ 13 (CGPM, 1967) đã bỏ ký hiệu độ: nhiệt độ viết là 300 K, không phải 300 °K, và chênh lệch là 5 K, không phải 5 °K. Celsius, Fahrenheit và Rankine vẫn dùng dấu độ (°C, °F, °R) vì chúng là thang đo, không phải đơn vị SI tuyệt đối. NIST SP 811 quy định rõ điều này.
Có thể tạo liên kết đến một phép chuyển đổi cụ thể không?
Có. URL được cập nhật khi bạn đổi đơn vị và giá trị. Ví dụ: ?from=C&to=F&x=37 chia sẻ phép đổi nhiệt độ cơ thể. Sao chép thanh địa chỉ sau khi đổi để chia sẻ hoặc lưu trang.
Tài liệu tham khảo
Các bộ chuyển đổi chuyên dụng
CHUYểN đổI18