セ氏(摂氏)とカ氏(華氏)の変換：物理学解体新書

セ氏(摂氏)とカ氏(華氏)

日本はセ氏(摂氏)で温度を表示するが、米国ではカ氏(華氏)を用いる。
このため、セ氏とカ氏の変換が必要になる。

カ氏(華氏)はファーレンハイトが考案した温度の目盛りである。
氷点は、セルシウス温度(セ氏)で「0度C」であるが、カ氏(華氏)では「32度F」に相当する。

「0度C」の「C」がセルシウス(Celsius)の頭文字であるように、「32度F」の「F」はファーレンハイト(Fahrenheit)の頭文字を表している。

ファーレンハイトは中国語で「華倫海」と音訳された。
ここからファーレンハイトの温度目盛りを「カ氏(華氏)」と表現する。
同様にセルシウスの音訳が「摂爾思」であることから、セルシウスの温度目盛りは「セ氏(摂氏)」となる。

セ氏は氷点を0度C、水の沸点を100度Cとしているので分かりやすい。
一方でカ氏(華氏)は区切りの悪い数字を使っているように感じる。

ここでは、カ氏(華氏)の温度目盛りの根拠を解説しよう。

ファーレンハイトが実験していた当時、低温は寒剤(氷と食塩)によって得ていた。
ファーレンハイトは、この時に得られた最低温度(約マイナス17.78度C)を「0度F」とした。
さらに氷点(0度C)を「32度F」とした。

「32」は半端な数に見えるが、実は非常に合理的な数字である。
「32」は「2の5乗」なのだ。
温度目盛りを刻むとき、半分にする作業を5回繰り返せば、32等分することができる。

もし、氷点を「30度F」に設定していたら、都合が悪い。
半分にしたら「15」なので、半分にする作業を反復することによって30等分に達することはできないのだ。

同様に氷点が40度Fでも無理がある。 40→20→10→5のように半分にする作業を繰り返えすと、途中で5が出てくる。
半分に分割する作業のみで40等分はできないのだ。

さて、以下の関係から変換式を導くことができる。

セ氏→カ氏の変換式は、この二点を通る直線の式なのだ。
直線は「傾き」と「y切片」によって決定される。

セ氏とカ氏の関係から、傾きは32/17.78であることが分かる。
この値はほぼ9/5だ。

0度Cのとき、32度Fであることからy切片は明らかに「32」である。

「9/5」と「32」を覚えておけば、セ氏→カ氏の変換式は簡単に立てられる。
当然のことながら、式を変形すればカ氏→セ氏の逆変換式も直ぐに導き出すことも可能だ。

この変換式を知っておくと、100度Cが、212度Fであることも直感で得やすい。
9/5に100をかければ180となる。(100÷5×9だから、暗算も楽勝)
これに32を足すから、212度Fになるのだ。

世の中で最も低い温度を絶対零度という。絶対零度(マイナス273.15度C)では、原子の運動がすべてストップする。
原子の運動が温度として現れるので、温度は絶対零度より低くはならないのだ。

絶対零度を「0」として、セ氏の温度スケールを絶対零度まで延長した温度目盛りを絶対温度(ケルビン)という。

これに対し、カ氏の温度スケールを絶対零度まで延長した温度目盛りをランキン温度という。