Stupeň Celsia
Odvozená jednotka SI · veličina: teplota
01 · Definice
Stupeň Celsia se rovná kelvinu: stejný krok, posunutá nula. Rozdíl teplot vyjde v obou stupnicích stejným číslem, kdežto samy teploty se liší přesně o 273,15.
Historicky stupnici určovaly dva pevné body: tání ledu a var vody. Dolní drží pevně — tlak jím pohne o tisíciny stupně. Horní nedrží vůbec: voda vře při sto stupních jen na hladině moře, v horách znatelně dříve. Právě proto se moderní definice varu vzdala a nechala Celsiovi jedinou kotvu: je určen kelvinem, a kelvin od roku 2019 Boltzmannovou konstantou.
Ohřát z dvaceti na třicet stupňů Celsia je týchž deset kelvinů a v tepelné technice se rozdíly píší v kelvinech bez ohledu na to, v jaké stupnici jsou samy teploty zadány. Rozdíl se projeví jen tam, kde teplota vstupuje do vzorce sama za sebe: ve stavové rovnici ideálního plynu, v záření absolutně černého tělesa, v účinnosti Carnotova oběhu. Dosadit tam stupně Celsia je rozšířená chyba dávající nesmyslnou odpověď, protože všechny tyto zákony počítají od absolutní nuly.
02 · Převod
Zadejte teplotu a list ji rozloží na všechny stupnice
Teplota se nepřevádí činitelem, ale činitelem s posunutím: každá stupnice má vlastní nulu a vlastní velikost stupně. Proto v žádné dvojici nula nepřechází v nulu — kromě kelvinu s Rankinem.
Stupnice Celsia a Fahrenheita se protínají přesně v jednom bodě: minus čtyřicet znamená v obou totéž. Plyne to z toho, že Fahrenheitův stupeň měří pět devítin Celsiova, zatímco nuly stupnic jsou od sebe vzdáleny třicet dva dílků. Dvojice kelvin — Rankine je udělána jinak: sdílejí nulu a liší se velikostí stupně, takže jejich poměr je stálý a roven jedné celé osmi desetinám.
| Stupnice | Název | Hodnota | Kde se vyskytuje |
|---|---|---|---|
| K | kelvin, základní jednotka SI | 273,15 | fyzika, astronomie, teplota chromatičnosti |
| °C | stupeň Celsia | 0 | počasí, medicína, technika |
| °F | stupeň Fahrenheita | 32 | USA, Bahamy, Belize, Kajmanské ostrovy |
| °Ra | stupeň Rankina | 491,67 | tepelná technika v USA |
| °Ré | stupeň Réaumura | 0 | Rusko a Francie 19. století, sýrařství |
| °De | stupeň Delisla | 150 | Rusko 18. století, stupnice naopak |
| °N | stupeň Newtona | 0 | první pokus o stupnici, 1701 |
| K | kelvin | 273,15 | vztažný bod pro srovnání |
Kelvin a Celsius se liší jen posunutím, Fahrenheit navíc velikostí stupně. Ve vzorcích, kde teplota vystupuje sama a nikoli jako rozdíl, se hodí pouze absolutní stupnice
03 · Řády veličin
od nanokelvinu k jádru hvězdyTání ledu, 0 °C
04 · Měřicí přístroje
Čím se měří stupně Celsia
Sloupec lihu nebo galinstanu stoupá s teplotou: stupnice se nanese podle dvou pevných bodů a mezera se rozdělí rovným dílem. Rtuť vytlačila z domácích přístrojů Minamatská úmluva, ale byly to právě rtuťové teploměry, které dvě století určovaly, co se považuje za stupeň.
Odpor čisté platiny roste s teplotou předvídatelně a opakovatelně, a proto právě tento teploměr slouží jako etalon v rozsahu od vodíku po stříbro. Průmyslové Pt100 dá při nule stupňů přesně sto ohmů.
Spoj dvou různých drátů rodí napětí v milivoltech, závislé na rozdílu teplot spoje a přístroje. Je levný, malý a snese tisíc pět set stupňů, proto sedí v pecích, turbínách i troubách.
Odečítá teplotu z vlastního infračerveného záření tělesa, aniž by se ho dotkl. Údaj závisí na emisivitě povrchu: lesklý kov přístroj podhodnotí, a to je hlavní zdroj chyb bezdotykové termometrie.
05 · Pravidla zápisu
Mezera před značkou a žádné „C°“
°C je složená značka: znak stupně těsně přiléhá k velkému latinskému C, kdežto mezi číslo a značku se klade nezlomitelná mezera jako u každé jiné jednotky. Kelvin se píše zcela bez znaku stupně — odebrali mu jej v roce 1967.
Znak stupně je samostatný znak U+00B0, nikoli horní nula ani písmeno „o“. Unicode má i hotovou ligaturu ℃ (U+2103), ale normy doporučují psát dva znaky: ligatura špatně putuje mezi písmy a kazí hledání v textu. Záporné hodnoty se píší se znaménkem minus U+2212, ne se spojovníkem.
06 · Sousední jednotky
Kelvin je nejstarší v rodině: základní jednotka SI, od níž se Celsius liší jen polohou nuly. Fahrenheit si žije po svém ve třech zemích; Rankine je absolutní stupnice s Fahrenheitovým stupněm.
týž stupeň, o nulu níž
teplota běžného života
USA, Bahamy, Belize
Z listů Simetria ke stupni Celsia přiléhají kelvin jako základní jednotka teploty, stupeň Fahrenheita a stupeň Rankina — anglo-americká dvojice, a dále joule, jímž se teplota pojí s energií pohybu částic.
07 · Historický oddíl
Stupnice, kterou obrátili po smrti jejího tvůrce
Anders Celsius položil nulu na var vody a sto na tání ledu: čím chladněji, tím větší číslo. Logika byla meteorologická — v Uppsale takto záporné hodnoty téměř nikdy nevznikaly.
Rok po Celsiově smrti stupnici obrátili do podoby, kterou známe. Autorství se připisuje jak Linnému, který si objednal teploměr do skleníku, tak Mårtenu Strömerovi, Celsiovu nástupci na hvězdárně; spolehlivá svědectví pro žádného z nich nejsou.
Do roku 1948 se stupnice nazývala stostupňová, centigrade, ale ve francouzštině a španělštině to slovo znamenalo setinu pravého úhlu. Generální konference dvojznačnost uzavřela tím, že stupnici dala jméno jejího tvůrce.
Nejprve byla stupnice předefinována trojným bodem vody, poté ITS-90 rozepsala praktické pevné body od vodíku po měď a v roce 2019 byl kelvin ukotven Boltzmannovou konstantou. Var vody přestal být definicí a stal se prostě faktem.
Nula stupnice není bodem tání
Po předefinování kelvinem přestala být nula stupňů Celsia z definice bodem tání ledu — je to teď prostě 273,15 K. Za normálního tlaku led taje asi o desetitisícinu stupně níž a tento rozdíl není chyba měření, nýbrž důsledek toho, že definici odpoutali od látky. Voda v buňce trojného bodu musí mít izotopové složení oceánské vody: těžké izotopy vodíku a kyslíku posouvají bod o čtvrt milikelvinu a norma složení předepisuje zvlášť. Od roku 2019 nezůstalo ani to: kelvin je zadán číselnou hodnotou Boltzmannovy konstanty a buňky trojného bodu přešly z definice mezi pracovní etalony, naroveň bodům tuhnutí gallia, india a stříbra.
Katalog · měřicí jednotky
List pro každou veličinu
Sedm základních jednotek SI, dvaadvacet odvozených s vlastními názvy a jednotky mimo soustavu, bez nichž se neobejde technika ani běžný život. Každá má svůj list: definice, převod, přístroje, pravidla zápisu. V 14 jazycích.
Odvozené jednotky SI s vlastním názvem
otevřen list stupně CelsiaZákladní jednotky SI
terakotou — kelvin, z něhož Celsius vzniká posunutímTeplotní stupnice, které vyšly z užívání
Jazyk listu
14 jazyků. Značka °C je mezinárodní, ale obvyklá stupnice běžného života nikoli: v překladech pro USA a Belize se list otevírá převodem na Fahrenheity.