درجة سلسيوس
وحدة SI مشتقة · المقدار: الحرارة
01 · التعريف
درجة سلسيوس تساوي الكلفن: الخطوة نفسها، والصفر مُزاح. يُعبَّر عن فرق الحرارات في المقياسين بالعدد نفسه، أما الحرارتان ذاتاهما فتختلفان بمقدار 273.15 بالضبط.
كان المقياس تاريخياً محدَّداً بنقطتين ثابتتين: انصهار الجليد وغليان الماء. السفلى تصمد بقوة — يزيحها الضغط أجزاءً من الألف من الدرجة. أما العليا فلا تصمد البتة: لا يغلي الماء عند مئة درجة إلا عند مستوى سطح البحر، وفي الجبال يغلي أبكر بوضوح. لهذا بالذات تخلّى التعريف الحديث عن الغليان وترك لسلسيوس مرساةً واحدة: فهو معرَّف بالكلفن، والكلفن منذ 2019 بثابت بولتزمان.
التسخين من عشرين إلى ثلاثين درجة سلسيوس هو العشرة كلفن نفسها، وفي الهندسة الحرارية تُكتب الفروق بالكلفن أياً كان المقياس الذي أُعطيت به الحرارات نفسها. ولا يظهر الفرق إلا حيث تدخل الحرارة في المعادلة بذاتها: في قانون الغاز المثالي، وفي إشعاع الجسم الأسود، وفي مردود دورة كارنو. ووضع درجات سلسيوس هناك خطأ شائع يعطي جواباً سخيفاً، لأن هذه القوانين جميعاً تحسب من الصفر المطلق.
02 · التحويل
أدخل درجة حرارة، فتنشرها البطاقة على المقاييس كلها
لا تُحوَّل الحرارة بمعامل بل بمعامل مع إزاحة: لكل مقياس صفره الخاص ومقدار درجته الخاص. لذلك لا ينتقل الصفر إلى الصفر في أي زوج — باستثناء الكلفن ورانكن.
يتقاطع مقياسا سلسيوس وفهرنهايت في نقطة واحدة بالضبط: ناقص أربعين يعني الشيء نفسه فيهما. وذلك لأن درجة فهرنهايت تساوي خمسة أتساع درجة سلسيوس، بينما يفصل بين صفري المقياسين اثنتان وثلاثون تدريجة. أما زوج الكلفن ورانكن فمبنيّ على نحو آخر: يشتركان في الصفر ويختلفان في مقدار الدرجة، فنسبتهما ثابتة تساوي واحداً وثمانية من عشرة.
| المقياس | الاسم | القيمة | أين ترد |
|---|---|---|---|
| K | الكلفن، وحدة أساسية في النظام الدولي | 273,15 | الفيزياء والفلك ودرجة حرارة اللون |
| °C | درجة سلسيوس | 0 | الطقس والطب والتقنية |
| °F | درجة فهرنهايت | 32 | الولايات المتحدة، الباهاما، بليز، جزر كايمان |
| °Ra | درجة رانكن | 491,67 | الهندسة الحرارية في الولايات المتحدة |
| °Ré | درجة ريومور | 0 | روسيا وفرنسا في القرن التاسع عشر، صناعة الجبن |
| °De | درجة ديليل | 150 | روسيا القرن الثامن عشر، المقياس معكوس |
| °N | درجة نيوتن | 0 | أول محاولة لمقياس، 1701 |
| K | كلفن | 273,15 | نقطة إسناد للمقارنة |
الكلفن وسلسيوس لا يختلفان إلا بالإزاحة، وفهرنهايت يختلف كذلك بمقدار الدرجة. وفي المعادلات التي تدخل فيها الحرارة بذاتها لا كفرق، لا يصلح إلا مقياس مطلق
03 · رتب المقادير
من النانوكلفن إلى قلب النجمانصهار الجليد، 0 °C
04 · أجهزة القياس
بم تُقاس درجات سلسيوس
يرتفع عمود الكحول أو الغالينستان مع الحرارة: يُرسم المقياس على نقطتين ثابتتين ويُقسَّم ما بينهما بالتساوي. أخرجت اتفاقية ميناماتا الزئبق من الأجهزة المنزلية، غير أن موازين الزئبق هي بالذات التي حدّدت قرنين كاملين ما يُعدّ درجة.
تزداد مقاومة البلاتين النقي مع الحرارة على نحو متوقَّع وقابل للتكرار، ولذلك يخدم هذا الميزان بالذات معياراً في المدى من الهيدروجين إلى الفضة. ويعطي Pt100 الصناعي عند الصفر مئة أوم بالضبط.
تولّد وصلة سلكين مختلفين جهداً بالميلي فولت يتوقف على فرق الحرارة بين الوصلة والجهاز. وهي رخيصة وصغيرة وتحتمل ألفاً وخمسمئة درجة، ولذلك تجدها في الأفران والعنفات ومواقد الطهي.
يقرأ الحرارة من إشعاع الجسم تحت الأحمر نفسه دون أن يلمسه. وتتوقف القراءة على انبعاثية السطح: المعدن اللامع يُقاس أدنى مما هو عليه، وهذا أهم مصدر للخطأ في قياس الحرارة دون تلامس.
05 · قواعد الكتابة
فراغ قبل الرمز، ولا شيء اسمه «C°»
°C رمز مركّب: علامة الدرجة ملتصقة بحرف C اللاتيني الكبير، ويوضع بين العدد والرمز فراغ غير قابل للكسر كما في أي وحدة أخرى. أما الكلفن فيُكتب بلا علامة درجة إطلاقاً — نُزعت عنه سنة 1967.
علامة الدرجة محرف مستقل، U+00B0، وليست صفراً مرفوعاً ولا حرف «o». وفي يونيكود رابطة جاهزة ℃ (U+2103)، لكن المعايير توصي بكتابة محرفين: الرابطة تنتقل بصعوبة بين الخطوط وتُفسد البحث في النص. وتُكتب القيم السالبة بعلامة الناقص U+2212 لا بالشرطة.
06 · الوحدات المجاورة
الكلفن كبير العائلة: وحدة أساسية في النظام الدولي لا يفارقها سلسيوس إلا بموضع الصفر. أما فهرنهايت فيعيش حياته الخاصة في ثلاث دول، ورانكن مقياس مطلق بدرجة فهرنهايت.
الدرجة نفسها، بصفر أخفض
حرارة الحياة اليومية
الولايات المتحدة، الباهاما، بليز
من بطاقات Simetrium يجاور درجةَ سلسيوس كلفن بوصفه الوحدة الأساسية للحرارة، درجة فهرنهايت و درجة رانكن — الزوج الأنغلو-أمريكي، وكذلك جول، الذي تتصل به الحرارة بطاقة حركة الجسيمات.
07 · القسم التاريخي
المقياس الذي قُلب بعد موت صاحبه
وضع أندرس سلسيوس الصفر عند غليان الماء والمئة عند انصهار الجليد: كلما اشتد البرد كبر العدد. وكان المنطق أرصادياً — ففي أوبسالا لم تكن القيم السالبة تظهر بهذه الطريقة إلا نادراً جداً.
بعد عام من وفاة سلسيوس قُلب المقياس إلى الصورة التي نعرفها. ويُنسب الفضل إلى لينيوس الذي طلب ميزان حرارة لدفيئته، وإلى مورتن سترومر خليفة سلسيوس في المرصد؛ ولا شهادات موثوقة لصالح أيّ منهما.
حتى سنة 1948 كان المقياس يُسمّى المئوي، centigrade، لكن هذه الكلمة كانت تعني في الفرنسية والإسبانية جزءاً من مئة من الزاوية القائمة. فأغلق المؤتمر العام هذا الالتباس بأن منح المقياس اسم صاحبه.
أُعيد تعريف المقياس أولاً بالنقطة الثلاثية للماء، ثم فصّل مقياس ITS-90 النقاط الثابتة العملية من الهيدروجين إلى النحاس، وفي 2019 ثُبّت الكلفن بثابت بولتزمان. وهكذا كفّ غليان الماء عن أن يكون تعريفاً وصار مجرد واقعة.
صفر المقياس ليس نقطة الانصهار
بعد إعادة التعريف بالكلفن، لم يعد صفر درجة سلسيوس بحكم التعريف نقطةَ انصهار الجليد — صار ببساطة 273.15 K. وعند الضغط العادي ينصهر الجليد أخفض بنحو جزء من عشرة آلاف من الدرجة، وهذا الفرق ليس خطأ قياس بل نتيجة فصل التعريف عن مادة بعينها. ويجب أن يكون ماء خلية النقطة الثلاثية بتركيب نظائري مماثل لماء المحيط: فنظائر الهيدروجين والأكسجين الثقيلة تزيح النقطة ربع ملي كلفن، والمعيار ينص على التركيب على حدة. ومنذ 2019 لم يبق حتى هذا: فالكلفن معطى بقيمة عددية لثابت بولتزمان، وانتقلت خلايا النقطة الثلاثية من التعريف إلى مرتبة المعايير العملية، إلى جانب نقاط تجمّد الغاليوم والإنديوم والفضة.
الدليل · وحدات القياس
بطاقة لكل مقدار
سبع وحدات أساسية في النظام الدولي، واثنتان وعشرون وحدة مشتقة لها أسماء خاصة، ووحدات خارج النظام لا تستغني عنها التقنية ولا الحياة اليومية. لكل وحدة ورقتها: التعريف، التحويل، الأجهزة، قواعد الكتابة. بـ 31 لغة.
وحدات دولية مشتقة لها أسماء خاصة
بطاقة درجة سلسيوس مفتوحةالوحدات الأساسية في النظام الدولي
باللون الطيني — الكلفن، ومنه يخرج سلسيوس بإزاحةمقاييس حرارة خرجت من الاستعمال
لغة البطاقة
31 لغة. الرمز °C دولي، أما المقياس اليومي المألوف فليس كذلك: في الترجمات الخاصة بالولايات المتحدة وبليز تُفتح البطاقة بالتحويل إلى فهرنهايت.