Grad Celsius
1742 beschrieb der schwedische Astronom Anders Celsius ein Thermometer mit zwei Fixpunkten. Bei ihm kochte Wasser bei null, und Schnee schmolz bei hundert. Je wärmer es war, desto kleiner die Zahl.
Drei Jahre später bestellte Carl von Linné für das Gewächshaus in Uppsala ein Thermometer mit umgekehrter Skala. Diese setzte sich durch. Celsius bemerkte noch etwas: Schnee schmilzt überall bei derselben Temperatur, Wasser aber kocht je nach Luftdruck verschieden. Heute ist das Grad Celsius über das Kelvin festgelegt, und 0 °C sind genau 273,15 K.
| Zeichen | °C |
| Definition | t = T − 273,15 K, ein Grad ist so groß wie ein Kelvin |
| Fixpunkte des Wassers | Eis schmilzt bei 0,00 °C · Tripelpunkt 0,01 °C · Sieden 99,97 °C bei 101,325 kPa |
| Eingeführt | 1742, Uppsala · Name „Grad Celsius“ — CGPM 1948 |
| Normen | ISO 80000-5 · SI Brochure 9th ed. · ITS-90 |
| Typische Werte | −89,2 °C — Kälterekord, Antarktis · 37 °C — der Körper · 1538 °C — Eisen schmilzt |
01 · Definition
Dasselbe Kelvin, nur mit der Null an anderer Stelle
Die Celsius-Temperatur t ist die thermodynamische Temperatur T, verschoben um 273,15 K. Ein Grad Celsius ist so groß wie ein Kelvin. Deshalb wird eine Temperaturdifferenz in beiden Einheiten mit derselben Zahl geschrieben.
Wasser legt die Skala nicht mehr fest. Bei Normaldruck schmilzt Eis bei 0,00 °C, der Tripelpunkt des Wassers liegt bei 0,01 °C und das Sieden bei 99,97 °C, nicht genau bei 100. Diese Bruchteile eines Grades sind die Spur davon, dass man die Fixpunkte erst verfeinert und dann aufgegeben hat.
Warum bei Celsius kochendes Wasser null war
Zwei gleiche Thermometer stehen nebeneinander, ihre Säulen sind immer gleich hoch. Nur die Beschriftung unterscheidet sich. Links die Skala von 1742, auf der hundert beim schmelzenden Schnee liegt, rechts die heutige. Der blaue Strich ist Schnee, der rote kochendes Wasser.
Die Null der Celsius-Skala ist nach schmelzendem Eis gewählt, nicht nach dem Fehlen von Wärme. Solche Zahlen darf man nicht teilen. In Kelvin sind 20 °C gleich 293,15 K und 10 °C gleich 283,15 K. Das Verhältnis ist 1,035: nur dreieinhalb Prozent wärmer. Die Differenz dagegen ist ehrlich: 10 °C und 10 K sind dasselbe.
Wo ein Thermometer seine Null und seine Hundert hat
Das Glasröhrchen hat keine Teilung. Man muss sie anbringen wie Celsius: das Thermometer in schmelzenden Schnee tauchen und die Null markieren, dann in kochendes Wasser und die Hundert markieren. Die ockerfarbenen Striche sind Ihre Marken, dazwischen teilt das Gerät den Abstand selbst in zehn Teile. Links ein Glas mit Schnee, rechts ein Topf auf dem Brenner und ein Barometer. Der Berg in der Mitte zeigt die Höhe des Ortes: je höher, desto niedriger der Druck und desto früher kocht das Wasser. Markieren Sie die Hundert auf dem Everest und sehen Sie, was Ihr Thermometer im Zimmer anzeigt.
Tauchen Sie das Thermometer in schmelzenden Schnee und warten Sie, bis die Säule stehen bleibt. Diese Stelle wird die Null.
02 · Umrechnung
| Einheit | Wert | Fixpunkte |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
Bei −40 zeigen die Celsius- und die Fahrenheit-Skala dieselbe Zahl.
Delisle und Celsius zählten 1742 abwärts: je heißer, desto kleiner die Zahl.
Eine Differenz von 1 °C ist immer 1 K und 1,8 °F.
03 · Größenordnungen
04 · Messgeräte
05 · Schreibregeln
06 · Benachbarte Einheiten
07 · Historischer Teil
Celsius prüfte das Wichtigste: Schnee schmilzt in Uppsala und im Norden Schwedens bei derselben Temperatur, der Siedepunkt aber hängt vom Druck ab. Er schlug eine Korrektur nach dem Barometerstand vor. Deshalb wurden hundert Grad nur bei Normaldruck markiert.
1954 wurde der Bezugspunkt auf den Tripelpunkt des Wassers verlegt: 273,16 K, also 0,01 °C. Seit 2019 ist das Kelvin über die Boltzmann-Konstante festgelegt, k = 1,380 649·10⁻²³ J/K. Wasser legt nichts mehr fest, und die Beziehung 0 °C = 273,15 K blieb per Definition exakt.
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