Celsius -Celsius

grader celsius
Et termometer kalibreret i grader Celsius
Generel information
Enhedssystem	SI-afledt enhed
Enhed af	Temperatur
Symbol	°C
Opkaldt efter	Anders Celsius
Konverteringer
x  °C i...	... er lig med ...
SI basisenheder	x + 273,15  K
Kejserlige / amerikanske enheder	9/5x + 32  °F

Graden Celsius er en temperaturenhed på Celsius-skalaen , en temperaturskala, der oprindeligt var kendt som Celsius-skalaen . Graden Celsius (symbol: °C ) kan referere til en bestemt temperatur på Celsius-skalaen eller en enhed for at angive en forskel eller et interval mellem to temperaturer. Den er opkaldt efter den svenske astronom Anders Celsius (1701–1744), som udviklede en lignende temperaturskala i 1742. Inden den blev omdøbt til at ære Anders Celsius i 1948, blev enheden kaldt celsius , fra det latinske centum , som betyder 100, og gradus, hvilket betyder trin. De fleste større lande bruger denne skala; den anden større skala, Fahrenheit , bruges stadig i USA, nogle ø-territorier og Liberia . Kelvin-skalaen er nyttig i videnskaberne, hvor 0 K (-273,15 °C) repræsenterer det absolutte nul .

Siden 1743 har Celsius-skalaen været baseret på 0 °C for vands frysepunkt og 100 °C for kogepunktet for vand ved 1  atm tryk. Før 1743 var værdierne omvendt (dvs. kogepunktet var 0 grader og frysepunktet var 100 grader). Skalaændringen fra 1743 blev foreslået af Jean-Pierre Christin .

Ved international aftale blev enhedsgraden Celsius og Celsius-skalaen mellem 1954 og 2019 defineret ved det absolutte nulpunkt og vandets tredobbelte punkt . Efter 2007 blev det præciseret, at denne definition refererede til Vienna Standard Mean Ocean Water (VSMOW), en præcist defineret vandstandard. Denne definition relaterede også præcist Celsius-skalaen til Kelvin - skalaen, som definerer SI-basisenheden for termodynamisk temperatur med symbolet K. Absolut nul, den lavest mulige temperatur, er defineret som værende nøjagtigt 0 K og -273,15 °C. Indtil 19. maj 2019 var temperaturen på vandets tredobbelte punkt defineret som nøjagtigt 273,16 K (0,01 °C). Det betyder, at en temperaturforskel på en grad celsius og en kelvins temperaturforskel er nøjagtig det samme.

Den 20. maj 2019 blev kelvinen omdefineret , så dens værdi nu er bestemt af definitionen af ​​Boltzmann-konstanten i stedet for at være defineret af det tredobbelte punkt af VSMOW. Det betyder, at tredobbeltpunktet nu er en målt værdi, ikke en defineret værdi. Den nyligt definerede nøjagtige værdi af Boltzmann-konstanten blev valgt således, at den målte værdi af VSMOW-tredobbeltpunktet er nøjagtig den samme som den ældre definerede værdi inden for grænserne for nøjagtigheden af ​​moderne metrologi . Graden Celsius forbliver nøjagtigt lig med kelvin, og 0 K forbliver nøjagtig -273,15 °C.

Historie

En illustration af Anders Celsius originale termometer. Bemærk den omvendte skala, hvor 100 er frysepunktet for vand og 0 er dets kogepunkt.

I 1742 skabte den svenske astronom Anders Celsius (1701–1744) en temperaturskala, der var det omvendte af den skala, der nu er kendt som "Celsius": 0 repræsenterede vands kogepunkt, mens 100 repræsenterede vands frysepunkt. I sit papir Observationer af to vedvarende grader på et termometer fortalte han om sine eksperimenter, der viser, at isens smeltepunkt i det væsentlige er upåvirket af tryk. Han bestemte også med bemærkelsesværdig præcision, hvordan vands kogepunkt varierede som en funktion af atmosfærisk tryk. Han foreslog, at nulpunktet på hans temperaturskala, som er kogepunktet, ville blive kalibreret ved det gennemsnitlige barometertryk ved middelhavoverfladen. Dette tryk er kendt som en standard atmosfære . BIPM 's 10. generalkonference om vægte og mål (CGPM) i 1954 definerede en standardatmosfære til præcis 1.013.250 dyn pr. kvadratcentimeter (101.325  kPa ).

I 1743 omvendte Lyonnais - fysikeren Jean-Pierre Christin , permanent sekretær for Akademiet i Lyon , Celsius-skalaen, så 0 repræsenterede frysepunktet for vand og 100 repræsenterede vands kogepunkt. Nogle krediterer Christin for selvstændigt at opfinde det omvendte af Celsius' originale skala, mens andre mener, at Christin blot vendte Celsius' skala. Den 19. maj 1743 offentliggjorde han designet af et kviksølvtermometer , "Thermometer of Lyon", bygget af håndværkeren Pierre Casati, der brugte denne skala.

I 1744, sammenfaldende med Anders Celsius død, vendte den svenske botaniker Carl Linnaeus (1707–1778) Celsius skala. Hans specialfremstillede "linnaeus-termometer", til brug i hans drivhuse, blev lavet af Daniel Ekström, Sveriges førende producent af videnskabelige instrumenter på det tidspunkt, hvis værksted var placeret i kælderen på Stockholms observatorium. Som det ofte skete i denne tidsalder før moderne kommunikation, tilskrives talrige fysikere, videnskabsmænd og instrumentmagere uafhængigt at have udviklet denne samme skala; blandt dem var Pehr Elvius, sekretæren for Det Kongelige Svenske Videnskabsakademi (som havde et instrumentværksted), og som Linné havde korresponderet med; Daniel Ekström , instrumentmageren; og Mårten Strömer (1707–1770), der havde studeret astronomi under Anders Celsius.

Det første kendte svenske dokument, der rapporterer temperaturer i denne moderne "fremadgående" Celsius-skala, er papiret Hortus Upsaliensis dateret 16. december 1745, som Linnaeus skrev til en elev af ham, Samuel Nauclér. I den berettede Linné om temperaturerne inde i orangeriet ved Uppsala Universitets botaniske have :

...  da caldarium (den varme del af drivhuset) ved vinduesvinklen, blot fra solens stråler, opnår en sådan varme, at termometeret ofte når 30 grader, selvom den ivrige gartner normalt sørger for ikke at lade det stiger til mere end 20 til 25 grader, og om vinteren ikke under 15 grader  ...

Celsius i forhold til Celsius

  Lande, der bruger Fahrenheit (°F).

  Lande, der bruger både Fahrenheit (°F) og Celsius (°C).

  Lande, der bruger Celsius (°C).

Siden det 19. århundrede har de videnskabelige og termometriske samfund verden over brugt udtrykket "celsius skala", og temperaturer blev ofte rapporteret blot som "grader" eller, når større specificitet var ønsket, som "grader celsius", med symbolet °C.

På det franske sprog betyder udtrykket celsius også en hundrededel af en gradian , når det bruges til vinkelmåling . Udtrykket centesimal grad blev senere introduceret for temperaturer, men var også problematisk, da det betyder gradian (en hundrededel af en ret vinkel) på fransk og spansk. Risikoen for forveksling mellem temperatur og vinkelmåling blev elimineret i 1948, da det 9. møde i General Conference on Weights and Measures og Comité International des Poids et Mesures (CIPM) formelt vedtog "grader Celsius" for temperatur.

Mens "Celsius" er det udtryk, der almindeligvis bruges i videnskabeligt arbejde, er "celsius" stadig i almindelig brug i engelsktalende lande, især i uformelle sammenhænge.

Mens der i Australien fra 1. september 1972 kun blev givet Celsius-målinger for temperatur i vejrmeldinger/udsigter, var det først i februar 1985, at vejrudsigterne fra BBC skiftede fra "Celsius" til "Celsius".

Almindelige temperaturer

Nogle nøgletemperaturer, der relaterer Celsius-skalaen til andre temperaturskalaer, er vist i tabellen nedenfor.

Indstilling af navn og symbol

"Grad Celsius" har været den eneste SI-enhed, hvis fulde enhedsnavn indeholder et stort bogstav siden 1967, hvor SI-basisenheden for temperatur blev kelvin , der erstattede termen med stort bogstav grader Kelvin . Flertalsformen er "grader Celsius".

Den generelle regel for International Bureau of Weights and Measures (BIPM) er, at den numeriske værdi altid går forud for enheden, og der bruges altid et mellemrum til at adskille enheden fra tallet, f.eks. "30,2 °C" (ikke "30,2 °C) " eller "30,2° C"). De eneste undtagelser fra denne regel er enhedssymbolerne for grad , minut og sekund for planvinkel (henholdsvis °, ′ og ″), for hvilke der ikke er mellemrum mellem den numeriske værdi og enhedssymbolet. Andre sprog og forskellige forlag kan følge andre typografiske regler.

Unicode-tegn

Unicode giver Celsius-symbolet ved kodepunktet U+2103 ℃ GRAD CELSIUS . Dette er dog et kompatibilitetstegn, der er tilvejebragt for roundtrip-kompatibilitet med ældre kodninger. Det tillader nemt korrekt gengivelse af lodret skrevne østasiatiske scripts, såsom kinesisk. Unicode-standarden fraråder udtrykkeligt brugen af ​​dette tegn: "Ved normal brug er det bedre at repræsentere grader Celsius "°C" med en sekvens af U+00B0 ° DEGREE SIGN + U+0043 C LATIN STOR BOSTAVER C , snarere end U +2103 ℃ GRADER CELSIUS . For søgning skal du behandle disse to sekvenser som identiske."

Temperaturer og intervaller

Graden Celsius er underlagt de samme regler som kelvinen med hensyn til brugen af ​​dens enhedsnavn og symbol. Udover at udtrykke specifikke temperaturer langs dens skala (f.eks. " Gallium smelter ved 29,7646 °C" og "Temperaturen udenfor er 23 grader Celsius"), er graden Celsius også velegnet til at udtrykke temperaturintervaller : forskelle mellem temperaturer eller deres usikkerheder (f.eks. "Varmevekslerens output er varmere med 40 grader Celsius", og "Vores standardusikkerhed er ±3 °C"). På grund af denne dobbelte brug må man ikke stole på enhedens navn eller dets symbol for at angive, at en mængde er et temperaturinterval; det skal være entydigt gennem kontekst eller eksplicit udsagn, at mængden er et interval. Dette løses nogle gange ved at bruge symbolet °C (udtales "grader Celsius") for en temperatur og C° (udtales "Celsiusgrader") for et temperaturinterval, selvom denne brug er ikke-standard. En anden måde at udtrykke det samme på er "40 °C ± 3 K" , som almindeligvis kan findes i litteraturen.

Celsius-måling følger et intervalsystem, men ikke et forholdssystem ; og det følger en relativ skala ikke en absolut skala. For eksempel har et objekt ved 20 °C ikke dobbelt så meget energi, som når det er 10 °C; og 0 °C er ikke den laveste Celsius-værdi. Således er grader Celsius en nyttig intervalmåling, men har ikke egenskaberne for forholdsmål som vægt eller afstand.

Sameksistens af Kelvin og Celsius skalaer

I naturvidenskab og ingeniørvidenskab bruges Celsius-skalaen og Kelvin-skalaen ofte i kombination i tætte sammenhænge, ​​fx "en målt værdi var 0,01023 °C med en usikkerhed på 70 μK". Denne praksis er tilladt, fordi størrelsen af ​​graden Celsius er lig med kelvinens. Uanset den officielle påtegning i beslutning nr. 3 i resolution 3 i den 13. CGPM, som sagde "et temperaturinterval kan også udtrykkes i grader Celsius", er praksis med samtidig brug af både °C og K fortsat udbredt i hele den videnskabelige verden, da brugen af ​​SI-præfiksformer af grader Celsius (såsom "μ°C" eller "mikrograder Celsius") for at udtrykke et temperaturinterval er ikke blevet godt vedtaget.

Smelte- og kogepunkter for vand

Vands smelte- og kogepunkter er ikke længere en del af definitionen af ​​Celsius-skalaen. I 1948 blev definitionen ændret til at bruge vandets tredobbelte punkt. I 2005 blev definitionen yderligere forfinet til at bruge vand med præcist defineret isotopsammensætning (VSMOW) til tredobbeltpunktet. I 2019 blev definitionen ændret til at bruge Boltzmann-konstanten , hvilket fuldstændig afkoblede definitionen af ​​kelvin fra vandets egenskaber . Hver af disse formelle definitioner efterlod de numeriske værdier af Celsius-skalaen identiske med den tidligere definition inden for grænserne for nøjagtigheden af ​​datidens metrologi .

Da vands smelte- og kogepunkter ophørte med at være en del af definitionen, blev de i stedet til målte mængder. Dette gælder også for det tredobbelte punkt.

I 1948, da den 9. generalkonference om vægte og mål ( CGPM ) i resolution 3 første gang overvejede at bruge vandets tredobbelte punkt som et definerende punkt, var tredobbeltpunktet så tæt på at være 0,01 °C højere end vands kendte smeltepunkt, var det simpelthen defineret som præcist 0,01 °C. Senere målinger viste imidlertid, at forskellen mellem det tredobbelte og smeltepunkt for VSMOW faktisk er meget lidt (<0,001 °C) større end 0,01 °C. Det faktiske smeltepunkt for is er således meget lidt (mindre end en tusindedel af en grad) under 0 °C. Definition af vands tredobbelte punkt ved 273,16 K definerede også præcist størrelsen af ​​hver 1 °C stigning i form af den absolutte termodynamiske temperaturskala (der henviser til det absolutte nul). Nu afkoblet fra det faktiske kogepunkt for vand er værdien "100 °C" varmere end 0 °C - i absolutte tal - med en faktor på præcist 373,15/273,15(ca. 36,61 % termodynamisk varmere). Når man nøje overholder topunktsdefinitionen for kalibrering, var kogepunktet for VSMOW under en standard trykatmosfære faktisk 373,1339 K (99,9839 °C). Ved kalibrering til ITS-90 (en kalibreringsstandard, der omfatter mange definitionspunkter og almindeligvis brugt til højpræcisionsinstrumentering), var kogepunktet for VSMOW lidt mindre, omkring 99,974 °C.

Denne kogepunktsforskel på 16,1 millikelvin mellem Celsius-skalaens oprindelige definition og den foregående (baseret på det absolutte nulpunkt og det tredobbelte punkt) har ringe praktisk betydning i almindelige daglige applikationer, fordi vands kogepunkt er meget følsomt over for variationer i barometertryk . For eksempel får en højdeændring på kun 28 cm (11 tommer) kogepunktet til at ændre sig med en millikelvin.

Se også

• Sammenligning af temperaturskalaer
• Grad af frost
• ITS-90
• Réaumur skala
• Termodynamisk temperatur

Noter

Referencer

eksterne links

Ordbogsdefinitionen af ​​Celsius på Wiktionary

• NIST, Grundlæggende enhedsdefinitioner: Kelvin
• Uppsala Astronomiske Observatorium, Historien om Celsius-temperaturskalaen
• London South Bank University, Vand, videnskabelige data
• BIPM, SI-brochure, afsnit 2.1.1.5, Enhed for termodynamisk temperatur
• TAMPILE, Sammenligning af temperaturskalaer