Цельсий

редактировать

Шкала и единица измерения температуры

градус Цельсия
Pakkanen.jpg A термометр калиброванный в градусах Цельсия
Общая информация
Система единиц Производная единица СИ
Единица измеренияТемпература
Символ° C
Назван в честьЦельсия Андерса
Преобразования
x ° C в...... равно...
K x + 273,15
°F 9 / 5x + 32

градус Цельсия - единица измерения температуры по шкале Цельсия, шкале температуры, первоначально известной как шкала Цельсия . Градус Цельсия (символ: ° C ) может относиться к определенной температуре по шкале Цельсия или к единице измерения разницы между двумя температурами или неопределенности. Он назван в честь шведского астронома Андерса Цельсия (1701–1744), который разработал аналогичную шкалу температур. До того, как в 1948 году его переименовали в честь Андерса Цельсия, устройство называлось по шкале Цельсия от латинского centum, что означает 100, и gradus, что означает шаги.

С 1743 года шкала Цельсия была основана на 0 ° C для точки замерзания воды и 100 ° C для точки кипения воды при давлении 1 атм. До 1743 года значения были обратными (то есть точка кипения была 0 градусов, а точка замерзания была 100 градусов). Изменение масштаба шкалы 1743 года было предложено Жан-Пьером Кристеном.

По международному соглашению между 1954 и 2019 годами единица градуса Цельсия и шкала Цельсия определялись с помощью абсолютного нуля и тройной точка из Венский стандарт средней воды в океане (VSMOW), точно определенный стандарт воды. Это определение также точно соотносит шкалу Цельсия со шкалой Кельвина, которая определяет базовую единицу СИ для термодинамической температуры с помощью символа K. Абсолютный ноль, самая низкая температура возможно, определяется как равное 0 K и −273,15 ° C. До 19 мая 2019 года температура тройной точки воды определялась ровно 273,16 К (0,01 ° C). Это означает, что разница температур в один градус Цельсия и разница температур в один кельвин абсолютно одинаковы.

20 мая 2019 года кельвин был переопределен на, и теперь его значение определяется определение постоянной Больцмана вместо определения тройной точки VSMOW. Это означает, что тройная точка теперь является измеренным значением, а не определенным значением. Вновь определенное точное значение постоянной Больцмана было выбрано таким образом, чтобы измеренное значение тройной точки VSMOW было точно таким же, как и более раннее определенное значение, в пределах точности современной метрологии. Градус Цельсия остается в точности равным кельвину, а 0 K остается точно -273,15 ° C.

Содержание

  • 1 История
    • 1,1 Цельсия в сравнении с Цельсием
    • 1,2 Обычные температуры
  • 2 Набор имен и символов
    • 2.1 Символ Unicode
  • 3 Температуры и интервалы
  • 4 Сосуществование Кельвина и шкалы Цельсия
  • 5 Точки плавления и кипения воды
  • 6 См. также
  • 7 Примечания
  • 8 Ссылки
  • 9 Внешние ссылки

История

Иллюстрация Андерса Цельсия Оригинальный термометр. Обратите внимание на перевернутую шкалу, где 100 - это точка замерзания воды, а 0 - ее точка кипения.

В 1742 году шведский астроном Андерс Цельсий (1701–1744) создал температурную шкалу, которая была обратной шкала, известная теперь как «Цельсий»: 0 представляет точку кипения воды, а 100 представляет точку замерзания воды. В своей статье «Наблюдения за двумя постоянными градусами на термометре» он рассказал о своих экспериментах, показывающих, что температура плавления льда практически не зависит от давления. Он также с удивительной точностью определил, как температура кипения воды изменяется в зависимости от атмосферного давления. Он предложил, чтобы нулевая точка его температурной шкалы, являющаяся точкой кипения, была откалибрована по среднему барометрическому давлению на среднем уровне моря. Это давление известно как одна стандартная атмосфера. BIPM 10-я Генеральная конференция по мерам и весам (CGPM) позже определила одну стандартную атмосферу, равную точно 1013,250 динам на квадратный сантиметр (101,325 кПа ).

В 1743 г. лионский физик Жан-Пьер Кристен, бессменный секретарь Академии наук, изящной литературы и искусств Лиона, работал независимо от Цельсия, разработал шкалу, где ноль представляет точку замерзания воды, а 100 представляет точку кипения воды. 19 мая 1743 года он опубликовал проект ртутного термометра, построенного «Лионским термометром». мастера Пьера Казати, который использовал эту шкалу.

В 1744 году, когда умер Андерс Цельсий, шведский ботаник Карл Линней (1707–1778) перевернул шкалу Цельсия. "термометр Линнея" для использования в его теплицах был изготовлен Даниэлем Экстрём, ведущим шведским производителем научных инструментов того времени, чья мастерская была как находится в подвале Стокгольмской обсерватории. Как это часто случалось в наш век до появления современных коммуникаций, многие физики, ученые и производители приборов независимо друг от друга разработали эту шкалу; среди них был Пер Эльвиус, секретарь Шведской королевской академии наук (у которой была инструментальная мастерская) и с которым Линней вел переписку;, производитель инструмента; и Мартен Стрёмер (1707–1770), изучавший астрономию у Андерса Цельсия.

Первым известным шведским документом, сообщающим о температурах по этой современной «прямой» шкале Цельсия, является статья Hortus Upsaliensis от 16 декабря 1745 года, которую Линней написал своему ученику Самуэлю Науклеру. В нем Линней пересчитал температуру внутри оранжерее Ботанического сада Уппсальского университета :

... начиная с кальдария (горячей части теплицы) по углу окна, просто по лучам солнце нагревается до такой степени, что термометр часто достигает 30 градусов, хотя заядлый садовник обычно старается не допустить, чтобы он поднимался выше 20-25 градусов, а зимой не ниже 15 градусов...

Цельсия по сравнению с Цельсием

Страны, в которых используется Фаренгейт (° F). Страны, в которых используется и градус Фаренгейта (° F), и градус Цельсия (° C). Страны, в которых используется градус Цельсия (° C).

Начиная с XIX века, научные сообщества и термометры во всем мире использовали фразу «шкала по шкале Цельсия», а температура часто указывалась просто как «градусы» или, когда требовалась более конкретная информация, как «градусы по Цельсию», с символом ° C.

Однако термин «Цельсия» также использовался в испанском и французском языках как единица измерения угла (1/100 от прямого угла ), и он имел аналогичное значение в других языках. Термин сотенная степень или градус («град» или «гон»: 100ᵍ = 90 °, 1ᵍ = 0,9 °) использовался, когда международные стандарты, такие как BIPM. Теперь его правильнее было бы назвать «гектоград».

Чтобы устранить путаницу между единицей измерения температуры и единицей измерения угла, официальное 9-е заседание Генеральной конференции по весам и мерам и Международного комитета по измерениям и весам (CIPM) принял «градус Цельсия» в 1948 году в качестве градуса температуры и сохранил признанный символ градуса (°), вместо того, чтобы использовать символ градуса / сотого градуса (ᵍ или гон).

Для научных исследований Обычно используется термин «Цельсий», но в англоязычных странах термин «градус по Цельсию» по-прежнему широко используется, особенно в неформальной обстановке. Только в феврале 1985 г. в прогнозах погоды , выпущенных BBC, термин был заменен с «по Цельсию» на «по Цельсию».

Обычные температуры

Некоторые ключевые температуры Соотношение шкалы Цельсия с другими шкалами температур показано в таблице ниже.

Ключевые соотношения шкалы
Кельвин ЦельсийФаренгейт
Абсолютный ноль (точно)0 K-273,15 ° C-459,67 ° F
Температура кипения жидкого азота 77,4 K-195,8 ° C-320,4 ° F
Температура сублимации 13>сухой лед 195,1 K-78 ° C-108,4 ° F
пересечение шкал Цельсия и Фаренгейта 233,15 K-40 ° C-40 ° F
Температура плавления H 2 O (очищенный лед)273,1499 K0,0001 ° C31,9998 ° F
Комнатная температура (стандарт NIST)293,15 K20,0 ° C68,0 ° F
Нормальная температура человеческого тела (средняя)310,15 K37,0 ° C98,6 ° F
Температура кипения воды при 1 атм (101,325 кПа). (приблизительно: см. Точка кипения )373,1339 K99,9839 ° C211,971 ° F

Набор названий и символов

«Градус Цельсия» был единственной единицей СИ, полное название которой со Содержит прописную букву с 1967 года, когда базовой единицей СИ для температуры стала кельвин, заменив заглавный термин градусы Кельвина. Форма множественного числа - «градусы Цельсия».

Общее правило Международного бюро мер и весов (BIPM) заключается в том, что числовое значение всегда предшествует единице, а пробел всегда используется для отделения единицы от числа, например «30,2 ° C» (не «30,2 ° C» или «30,2 ° C»). Единственными исключениями из этого правила являются символы единиц для градусов, минут и секунд для плоского угла (°, ′ и ″ соответственно), для которых не остается места между числовым значением и символ единицы. На других языках и в различных издательствах могут применяться другие типографские правила.

Символ Юникода

Юникод обеспечивает символ Цельсия в кодовой точке U + 2103 ℃ СТЕПЕНЬ ЦЕЛЬСИЯ. Однако это символ совместимости , предусмотренный для двусторонней совместимости с устаревшими кодировками. Он легко позволяет корректно отображать вертикально написанные восточноазиатские шрифты, например китайский. Стандарт Unicode явно не рекомендует использовать этот символ: «При нормальном использовании лучше представлять градусы Цельсия« ° C »последовательностью U + 00B0 ° ЗНАК СТЕПЕНИ + U + 0043. C ЛАТИНСКАЯ ЗАГЛАВНАЯ БУКВА C, а не U + 2103 ℃ ГРАДУС ЦЕЛЬСИЯ. Для поиска рассматривайте эти две последовательности как идентичные. "

Температуры и интервалы

Градус Цельсия подчиняется тем же правилам, что и кельвин, в отношении использования названия единицы измерения и символа. Таким образом, помимо выражения конкретных температур по своей шкале (например, «Галлий плавится при 29,7646 ° C» и «Температура на улице 23 градуса Цельсия»), градус Цельсия также подходит для выражения температурных интервалов: различия между температуры или их погрешности (например, «Выходная мощность теплообменника выше на 40 градусов Цельсия» и «Наша стандартная погрешность составляет ± 3 ° C»). Из-за этого двойного использования нельзя полагаться на название устройства или его символ для обозначения того, что величина является температурным интервалом; он должен быть однозначным через контекст или явное утверждение, что величина является интервалом. Иногда это решается путем использования символа ° C (произносится как «градусы Цельсия») для температуры и C ° (произносится как «градусы Цельсия») для температурного интервала, хотя это использование нестандартно. Другой способ выразить то же самое - «40 ° C ± 3 K», который часто встречается в литературе.

Цельсия измеряется по системе интервалов , но не по системе отношения ; и следует относительной шкале, а не абсолютной шкале. Например, объект при температуре 20 ° C не имеет вдвое большей энергии, чем при температуре 10 ° C; и 0 ° C - не самое низкое значение по Цельсию. Таким образом, градусы Цельсия - это полезный интервал измерения, но они не обладают характеристиками отношений, таких как вес или расстояние.

Сосуществование шкал Кельвина и Цельсия

В науке и технике шкала Цельсия и шкала Кельвина часто используются в сочетании в близких контекстах, например «измеренное значение составило 0,01023 ° C с погрешностью 70 мкК». Такая практика допустима, потому что величина градуса Цельсия равна величине кельвина. Несмотря на официальное одобрение решения № 3 Резолюции 3 13-го ГКБМ, в котором говорилось, что «температурный интервал также может быть выражен в градусах Цельсия», практика одновременного использования как ° C, так и K остается широко распространенной в научном мире в качестве использование с префиксом SI форм градусов Цельсия (таких как «µ ° C» или «микроструктуры Цельсия») для обозначения температурного интервала не было принято.

Точки плавления и кипения воды

Точки плавления и кипения воды больше не являются частью определения шкалы Цельсия. В 1948 году определение было изменено на использование тройной точки воды. В 2005 году определение было дополнительно уточнено для использования воды с точно определенным изотопным составом (VSMOW) для тройной точки. В 2019 году определение было изменено на использование постоянной Больцмана, полностью отделив определение кельвина от свойств воды. Каждое из этих формальных определений оставляло числовые значения шкалы Цельсия идентичными предыдущему определению в пределах точности метрологии того времени.

Когда точки плавления и кипения воды перестали быть частью определения, они вместо этого стали измеряемыми величинами. Это также верно в отношении тройной точки.

В 1948 году, когда 9-я Генеральная конференция по мерам и весам (CGPM ) в Резолюции 3 впервые рассмотрела вопрос об использовании тройной точки воды в качестве определяющей точки, тройная точка была так близка к На 0,01 ° C выше, чем известная температура плавления воды, она была просто определена как точно 0,01 ° C. Однако более поздние измерения показали, что разница между тройной точкой и температурой плавления VSMOW на самом деле очень незначительна (<0.001 °C) greater than 0.01 °C. Thus, the actual melting point of ice is very slightly (less than a thousandth of a degree) below 0 °C. Also, defining water's triple point at 273.16 K precisely defined the magnitude of each 1 °C increment in terms of the абсолютная термодинамическая шкала температуры (относительно абсолютного нуля). Теперь, независимо от фактической точки кипения воды, значение " 100 ° C "выше 0 ° C - в абсолютном выражении - ровно в 373,15 / 273,15 раза (примерно на 36,61% термодинамически горячее). При строгом соблюдении двухточечного определения для калибровки точка кипения VSMOW ниже одной стандартная атмосфера давления фактически составляла 373,1339 К (99,9839 ° C). При калибровке по ITS-90 (эталон калибровки, содержащий множество точек определения и обычно используемый для высокоточных приборов), точка кипения VSMOW была немного меньше, около 99,974 ° C.

Эта разница в температуре кипения в 16,1 милликельвина между исходным определением шкалы Цельсия и предыдущим (на основе абсолютного нуля и тройной точки) имеет мало практического значения в обычное ежедневное применение, так как температура кипения воды очень чувствительна к изменениям барометрического давления. Например, изменение высоты всего на 28 см (11 дюймов) вызывает изменение точки кипения на один милликельвин.

Формулы преобразования температуры Цельсия
из Цельсияв Цельсий
Фаренгейт [° F] = [° C] × ⁄ 5 + 32[° C] = ([° F] - 32) × ⁄ 9
Кельвин [K] = [° C] + 273,15[° C] = [K ] - 273,15
Рэнкин [° R] = ([° C] + 273,15) × ⁄ 5[° C] = ([° R] - 491,67) × ⁄ 9
Для температуры интервалы, а не конкретные температуры,. 1 ° C = 1 K = ⁄ 5 ° F = ⁄ 5°R. Сравнение различных температурных шкал

См. также

Примечания

Ссылки

Внешние ссылки

Словарь определения Цельсия в Викисловаре

Последняя правка сделана 2021-05-14 14:03:28
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте