درجهٔ سلسیوس
یکای فرعی SI · کمیت: دما
01 · تعریف
درجهٔ سلسیوس با کلوین برابر است: همان گام، صفرِ جابهجا. اختلاف دماها در هر دو مقیاس با یک عدد بیان میشود، اما خود دماها دقیقاً به اندازهٔ 273.15 تفاوت دارند.
در تاریخ، مقیاس را دو نقطهٔ ثابت معین میکرد: ذوب یخ و جوش آب. نقطهٔ پایین محکم میایستد — فشار آن را به اندازهٔ هزارم درجه جابهجا میکند. نقطهٔ بالا اصلاً نمیایستد: آب تنها در سطح دریا در صد درجه میجوشد و در کوهستان بهروشنی زودتر. درست به همین سبب تعریف امروزی از جوش دست کشید و برای سلسیوس تنها یک لنگر گذاشت: با کلوین تعریف میشود و کلوین از 2019 با ثابت بولتسمان.
گرمکردن از بیست به سی درجهٔ سلسیوس همان ده کلوین است، و در مهندسی حرارت اختلافها را با کلوین مینویسند، بیآنکه مهم باشد خود دماها در چه مقیاسی داده شدهاند. تفاوت تنها آنجا آشکار میشود که دما بهتنهایی وارد فرمول شود: در قانون گاز کامل، در تابش جسم سیاه، در بازده چرخهٔ کارنو. گذاشتن درجهٔ سلسیوس در آنجا خطایی رایج است که پاسخی بیمعنا میدهد، زیرا همهٔ این قانونها از صفر مطلق میشمارند.
02 · تبدیل
دمایی وارد کنید تا شناسنامه آن را روی همهٔ مقیاسها بگستراند
دما نه با یک ضریب، بلکه با ضریب و جابهجایی تبدیل میشود: هر مقیاس صفر خود و اندازهٔ درجهٔ خود را دارد. از این رو در هیچ زوجی صفر به صفر نمیرسد — جز در کلوین و رانکین.
مقیاسهای سلسیوس و فارنهایت دقیقاً در یک نقطه یکدیگر را قطع میکنند: منهای چهل در هر دو یک معنا دارد. این از آنجاست که درجهٔ فارنهایت پنجنهم درجهٔ سلسیوس است، حال آنکه صفرهای دو مقیاس سیودو درجهبندی از هم فاصله دارند. زوج کلوین و رانکین جور دیگری ساخته شده است: صفرشان مشترک است و اندازهٔ درجهشان متفاوت، پس نسبتشان ثابت و برابر یک ممیز هشت است.
| مقیاس | نام | مقدار | کجا دیده میشود |
|---|---|---|---|
| K | کلوین، یکای اصلی SI | 273,15 | فیزیک، اخترشناسی، دمای رنگ |
| °C | درجهٔ سلسیوس | 0 | هوا، پزشکی، فناوری |
| °F | درجهٔ فارنهایت | 32 | آمریکا، باهاما، بلیز، جزایر کیمن |
| °Ra | درجهٔ رانکین | 491,67 | مهندسی حرارت در آمریکا |
| °Ré | درجهٔ رئومور | 0 | روسیه و فرانسهٔ سدهٔ نوزدهم، پنیرسازی |
| °De | درجهٔ دلیل | 150 | روسیهٔ سدهٔ هجدهم، مقیاس برعکس |
| °N | درجهٔ نیوتن | 0 | نخستین کوشش برای یک مقیاس، 1701 |
| K | کلوین | 273,15 | نقطهٔ مرجع برای مقایسه |
کلوین و سلسیوس تنها در جابهجایی تفاوت دارند، فارنهایت افزون بر آن در اندازهٔ درجه. در فرمولهایی که دما بهتنهایی و نه بهصورت اختلاف وارد میشود، تنها مقیاس مطلق به کار میآید
03 · مرتبههای بزرگی
از نانوکلوین تا هستهٔ ستارهذوب یخ، 0 °C
04 · ابزارهای اندازهگیری
درجهٔ سلسیوس را با چه میسنجند
ستون الکل یا گالینستان با دما بالا میرود: مقیاس را بر پایهٔ دو نقطهٔ ثابت میکشند و فاصله را برابر تقسیم میکنند. جیوه را کنوانسیون میناماتا از لوازم خانگی بیرون راند، اما همان دماسنجهای جیوهای بودند که دو سده تعیین میکردند چه چیزی درجه به شمار میآید.
مقاومت پلاتین خالص با دما بهگونهای پیشبینیپذیر و تکرارپذیر افزایش مییابد، از این رو همین دماسنج در بازهٔ هیدروژن تا نقره معیار است. یک Pt100 صنعتی در صفر درجه دقیقاً صد اهم میدهد.
اتصال دو سیم ناهمجنس ولتاژی در حد میلیولت پدید میآورد که به اختلاف دمای اتصال و دستگاه بستگی دارد. ارزان و کوچک است و هزار و پانصد درجه را تاب میآورد، از این رو در کورهها و توربینها و فرها جای دارد.
دما را از تابش فروسرخ خود جسم میخواند، بیآنکه به آن دست بزند. خوانش به گسیلندگی سطح بستگی دارد: فلز براق کمتر از واقع سنجیده میشود و این مهمترین سرچشمهٔ خطا در دماسنجی بدون تماس است.
05 · قواعد نگارش
یک فاصله پیش از نماد، و هرگز «C°»
°C نمادی مرکب است: نشان درجه چسبیده به C بزرگ لاتین میآید و میان عدد و نماد فاصلهای ناشکستنی میگذارند، مانند هر یکای دیگر. کلوین اصلاً بدون نشان درجه نوشته میشود — آن را در 1967 از او گرفتند.
نشان درجه نویسهای مستقل است، U+00B0، نه صفر بالانویس و نه حرف «o». در یونیکد پیوندنویسهٔ آمادهٔ ℃ (U+2103) هم هست، اما استانداردها توصیه میکنند دو نویسه تایپ شود: پیوندنویسه میان قلمها بد جابهجا میشود و جستوجو در متن را خراب میکند. مقادیر منفی را با نشان منهای U+2212 مینویسند، نه با خط تیره.
06 · یکاهای همسایه
کلوین بزرگ خانواده است: یکای اصلی SI که سلسیوس تنها در جای صفر با آن تفاوت دارد. فارنهایت در سه کشور زندگی خود را میکند؛ رانکین مقیاسی مطلق با درجهٔ فارنهایت است.
همان درجه، یک صفر پایینتر
دمای زندگی روزمره
آمریکا، باهاما، بلیز
از شناسنامههای Simetrium همسایگان درجهٔ سلسیوس کلوین بهعنوان یکای اصلی دما، درجهٔ فارنهایت و درجهٔ رانکین — زوج انگلیسی-آمریکایی، و نیز ژول، که دما از راه آن با انرژی حرکت ذرهها پیوند میخورد.
07 · بخش تاریخی
مقیاسی که پس از مرگ سازندهاش وارونه شد
آندرس سلسیوس صفر را بر جوش آب گذاشت و صد را بر ذوب یخ: هرچه سردتر، عدد بزرگتر. منطق هواشناختی بود — در اوپسالا به این ترتیب مقادیر منفی تقریباً هرگز پیش نمیآمد.
یک سال پس از مرگ سلسیوس مقیاس را به شکلی که میشناسیم برگرداندند. این کار را هم به لینه نسبت میدهند که برای گلخانهاش دماسنج سفارش داده بود، و هم به مورتن استرومر، جانشین سلسیوس در رصدخانه؛ گواه مطمئنی به سود هیچیک نیست.
تا 1948 مقیاس را صددرجهای، centigrade، مینامیدند، اما این واژه در فرانسوی و اسپانیایی به معنای یک صدم زاویهٔ قائمه بود. کنفرانس عمومی این دوپهلویی را با دادن نام سازنده به مقیاس بست.
نخست مقیاس را با نقطهٔ سهگانهٔ آب از نو تعریف کردند، سپس ITS-90 نقطههای ثابت عملی را از هیدروژن تا مس برشمرد، و در 2019 کلوین به ثابت بولتسمان گره خورد. جوش آب دیگر تعریف نبود و تنها یک واقعیت شد.
صفر مقیاس نقطهٔ ذوب نیست
پس از تعریف دوباره با کلوین، صفر درجهٔ سلسیوس دیگر بنا به تعریف نقطهٔ ذوب یخ نیست — اکنون بهسادگی 273.15 K است. در فشار عادی یخ حدود یک دههزارم درجه پایینتر آب میشود، و این تفاوت خطای اندازهگیری نیست، بلکه پیامد جداکردن تعریف از یک ماده است. آب سلول نقطهٔ سهگانه باید ترکیب ایزوتوپی آب اقیانوس را داشته باشد: ایزوتوپهای سنگین هیدروژن و اکسیژن نقطه را یکچهارم میلیکلوین جابهجا میکنند و استاندارد ترکیب را جداگانه تعیین میکند. از 2019 این هم نماند: کلوین با مقدار عددی ثابت بولتسمان داده شده و سلولهای نقطهٔ سهگانه از تعریف به رستهٔ معیارهای کاری رفتهاند، همسنگ نقطههای انجماد گالیم و ایندیم و نقره.
فهرست · یکاهای اندازهگیری
شناسنامهای برای هر کمیت
هفت یکای اصلی SI، بیستودو یکای فرعی با نامهای ویژه و یکاهای بیرون دستگاه که نه فناوری از آنها بینیاز است و نه زندگی روزمره. هر یکا برگ خود را دارد: تعریف، تبدیل، ابزارها، قواعد نگارش. به 31 زبان.
یکاهای فرعی SI با نام ویژه
شناسنامهٔ درجهٔ سلسیوس باز استیکاهای اصلی SI
به رنگ سفالی — کلوین، که سلسیوس با جابهجایی از آن به دست میآیدمقیاسهای دمای از کاربرد افتاده
زبان شناسنامه
31 زبان. نماد °C بینالمللی است، اما مقیاس آشنای روزمره چنین نیست: در ترجمههای آمریکا و بلیز شناسنامه با تبدیل به فارنهایت باز میشود.