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Umrechner für Temperatureinheiten

Rechnen Sie die Temperatur zwischen Celsius-, Fahrenheit-, Kelvin-, Rankine- und Réaumur-Skalen um. Nützlich für thermische Analysen, Datenblattvergleiche und technische Berechnungen.

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Formel

F=95C+32,K=C+273.15F = \frac{9}{5}C + 32, \quad K = C + 273.15
C— Celsius (°C)
F— Fahrenheit (°F)
K— Kelvin (K)
R— Rankine (°R)
Ré— Reaumur (°Ré)

Wie es funktioniert

Dieser Rechner rechnet zwischen Celsius-, Fahrenheit-, Kelvin-, Rankine- und Reaumur-Temperaturskalen für Ingenieure, Wissenschaftler und Techniker um, die mit thermischen Messungen arbeiten. Laut SI-Broschüre (BIPM) und NIST SP 811 ist Kelvin die SI-Basiseinheit mit dem absoluten Nullpunkt bei genau 0 K = -273,15 C = -459,67 F. Bei der SI-Neudefinition von 2019 wurde die Boltzmann-Konstante k = 1,380649 × 10^-23 J/K exakt festgelegt, sodass die Temperatur auf Energie rückführbar ist. Kritische Umrechnung: Für C nach F wird exakt T_F = T_C × 9/5 + 32 verwendet. Das thermische Design der Elektronik arbeitet bei Temperaturen von -40 °C (industrielles Minimum gemäß IEC 60068) bis +125 °C (Höchstwert für Automobilanwendungen gemäß AEC-Q100), was einer Spannweite von 165 °C entspricht. Die Sperrschichttemperaturen in Leistungshalbleitern erreichen 150-175 °C, weshalb genaue thermische Berechnungen mit typischen Toleranzen von +/-2 C erforderlich sind.

Bearbeitetes Beispiel

Problem: Eine CPU-Wärmespezifikation gibt die maximale T_Junction = 100 C und den thermischen Widerstand theta_JA = 25 C/W an. Berechnen Sie die Betriebsmargen bei 25 °C und 85 °C Umgebungstemperatur mit 3 W Verlustleistung.

Lösung:

  1. Bei 25 °C Umgebungstemperatur: T_J = 25 + (3 × 25) = 100 C (am Grenzwert)
  2. Bei 85 °C Umgebungstemperatur: T_J = 85 + (3 × 25) = 160 C (überschreitet den Grenzwert von 100 C um 60 C)
  3. In Kelvin umrechnen: 100 C + 273,15 = 373,15 K
  4. In Fahrenheit umrechnen: 100 × 9/5 + 32 = 212 F (Siedepunkt von Wasser)
  5. Spielraum bei 25 °C: (100 — 100) /100 = 0% — kein Spielraum, Leistung reduzieren oder Kühlkörper hinzufügen
  6. Erforderlicher Theta_JA bei 85 °C: (100 - 85) /3 = 5 C/W — benötigt eine 5x bessere Kühlung

Praktische Tipps

  • ✓Halbleiter-Temperaturklassen gemäß JEDEC/AEC: Kommerziell 0 bis +70 °C, industriell -40 bis +85 °C, Automobilindustrie -40 bis +125 °C (AEC-Q100), militärisch -55 bis +125 °C (MIL-STD-883). Passen Sie die Qualität der Komponenten immer an die Betriebsumgebung an
  • ✓Thermische Rauschleistung = kTB, wobei k = 1,380649 × 10^-23 J/K (exakter SI), T in Kelvin, B in Hz. Bei 290 K (17 °C) ist die Rauschleistungsdichte = -174 dBm/Hz — dies definiert die Empfindlichkeitsgrenzen des Empfängers
  • ✓Laut NIST: Wasser-Tripelpunkt = 273,16 K = 0,01 C = 32,018 F genau (dies war bis 2019 die Kelvin-Definitionsreferenz). Siedepunkt bei 1 atm = 373,15 K = 100 C = 212 F

Häufige Fehler

  • ✗Temperaturunterschied (Delta-T) mit absoluter Temperatur verwechseln — ein Anstieg um 10 °C entspricht einem Anstieg von 10 K (Deltas sind gleich), aber 10 C absolut sind nicht 10 K (es sind 283,15 K). Für den Wärmewiderstand wird Delta-T verwendet, also C/W = K/W
  • ✗Wenn die ungefähre Umrechnung 5/9 als 0,555 statt als exakte 0,555556 verwendet wird, führt dies zu einem Fehler von 0,008% pro Umrechnung, der sich bei mehrstufigen thermischen Berechnungen ansammelt
  • ✗Vergessen wir, dass sich die Fahrenheit- und Celsius-Skalen bei -40 überschneiden (-40 C = genau -40 F) — das ist das industrielle Mindesttemperaturminimum gemäß IEC 60068-2-1

Häufig gestellte Fragen

Der absolute Nullpunkt ist genau 0 K = -273,15 C = -459,67 F, wobei thermodynamische Systeme gemäß dem dritten Hauptsatz der Thermodynamik eine minimale Energie haben. Laut SI-Broschüre wird Kelvin über die Boltzmann-Konstante k = 1,380649 × 10^-23 J/K definiert. Praktische niedrige Temperaturen: flüssiger Stickstoff 77 K (-196 C), flüssiges Helium 4,2 K (-269 C), Supraleiterbetrieb < 100 K.
Kelvin ist die SI-Basiseinheit, die für alle thermodynamischen Berechnungen erforderlich ist (NIST SP 811). Verwenden Sie Kelvin für: Geräuschberechnungen (kTB), Gasgesetze (PV = nRT), Halbleitergleichungen (kT/Q = 25,85 mV bei 300 K). Verwenden Sie Celsius für praktische technische Zwecke (Sperrschichttemperatur, Umgebung). Verwenden Sie Fahrenheit nur für US-Verbraucheranwendungen.

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