Celsiusaste
SI-johdannaisyksikkö · suure: lämpötila
01 · Määritelmä
Celsiusaste on yhtä suuri kuin kelvin: sama askel, siirretty nollakohta. Lämpötilaero on molemmissa asteikoissa sama luku, kun taas lämpötilat itse eroavat tasan 273,15:llä.
Historiallisesti asteikon määräsivät kaksi kiintopistettä: jään sulaminen ja veden kiehuminen. Alempi pysyy lujasti — paine siirtää sitä tuhannesosa-asteita. Ylempi ei pysy lainkaan: vesi kiehuu sadassa asteessa vain merenpinnan tasolla, vuorilla huomattavasti aiemmin. Juuri siksi nykyinen määritelmä luopui kiehumisesta ja jätti Celsiukselle yhden ainoan kiinnityksen: se määritellään kelvinin avulla, ja kelvin vuodesta 2019 Boltzmannin vakion avulla.
Lämmitys kahdestakymmenestä kolmeenkymmeneen celsiusasteeseen on samat kymmenen kelviniä, ja lämpötekniikassa erot kirjoitetaan kelvineinä riippumatta siitä, missä asteikossa lämpötilat itse on annettu. Ero näkyy vain siellä, missä lämpötila esiintyy kaavassa sellaisenaan eikä erotuksena: ideaalikaasun tilanyhtälössä, mustan kappaleen säteilyssä, Carnot’n kierron hyötysuhteessa. Celsiusasteiden sijoittaminen sinne on yleinen virhe, joka antaa järjettömän vastauksen, sillä kaikki nämä lait laskevat absoluuttisesta nollapisteestä.
02 · Muunnos
Syötä lämpötila, niin kortti levittää sen kaikille asteikoille
Lämpötilaa ei muunneta kertoimella vaan kertoimella ja siirroksella: jokaisella asteikolla on oma nollakohtansa ja oma asteensa suuruus. Siksi nolla ei muutu nollaksi missään parissa — paitsi kelvinin ja Rankinen välillä.
Celsius- ja Fahrenheit-asteikot leikkaavat toisensa tasan yhdessä pisteessä: miinus neljäkymmentä tarkoittaa molemmissa samaa. Se johtuu siitä, että Fahrenheit-aste on viisi yhdeksäsosaa Celsius-asteesta, kun taas asteikkojen nollakohdat ovat kolmenkymmenenkahden jakoviivan päässä toisistaan. Pari kelvin — Rankine on rakennettu toisin: niillä on yhteinen nollakohta ja eri asteen suuruus, joten niiden suhde on vakio ja yhtä suuri kuin yksi pilkku kahdeksan.
| Asteikko | Nimi | Arvo | Missä esiintyy |
|---|---|---|---|
| K | kelvin, SI-perusyksikkö | 273,15 | fysiikka, tähtitiede, värilämpötila |
| °C | celsiusaste | 0 | sää, lääketiede, tekniikka |
| °F | fahrenheitaste | 32 | Yhdysvallat, Bahama, Belize, Caymansaaret |
| °Ra | rankineaste | 491,67 | lämpötekniikka Yhdysvalloissa |
| °Ré | réaumuraste | 0 | 1800-luvun Venäjä ja Ranska, juustonvalmistus |
| °De | delisleaste | 150 | 1700-luvun Venäjä, asteikko toisin päin |
| °N | newtonaste | 0 | ensimmäinen yritys asteikoksi, 1701 |
| K | kelvin | 273,15 | vertailun lähtökohta |
Kelvin ja Celsius eroavat vain siirroksen osalta, Fahrenheit lisäksi asteen suuruudessa. Kaavoissa, joissa lämpötila esiintyy sellaisenaan eikä erotuksena, kelpaa vain absoluuttinen asteikko
03 · Suuruusluokat
nanokelvinistä tähden ytimeenJään sulaminen, 0 °C
04 · Mittalaitteet
Millä celsiusasteita mitataan
Sprii- tai galinstan-pylväs nousee lämpötilan mukana: asteikko merkitään kahden kiintopisteen mukaan ja väli jaetaan tasan. Elohopea on karkotettu kodinkoneista Minamatan sopimuksella, mutta juuri elohopeamittarit määrittivät kahden vuosisadan ajan, mitä asteella tarkoitettiin.
Puhtaan platinan resistanssi kasvaa lämpötilan mukana ennustettavasti ja toistettavasti, ja siksi juuri tämä mittari toimii normaalina vedystä hopeaan. Teollinen Pt100 antaa nollassa asteessa tasan sata ohmia.
Kahden erilaisen langan liitos synnyttää millivolttien jännitteen, joka riippuu liitoksen ja laitteen lämpötilojen erosta. Se on halpa, pieni ja kestää tuhatviisisataa astetta, siksi se on uuneissa, turbiineissa ja liesissä.
Se lukee lämpötilan kappaleen omasta infrapunasäteilystä koskematta siihen. Lukema riippuu pinnan emissiivisyydestä: kiiltävä metalli mitataan liian alhaiseksi, ja tämä on kosketuksettoman lämpötilamittauksen tärkein virhelähde.
05 · Kirjoitussäännöt
Väli ennen merkkiä, eikä koskaan ”C°”
°C on yhdistetty tunnus: astemerkki on kiinni latinalaisessa isossa C:ssä, kun taas luvun ja tunnuksen väliin tulee sitova välilyönti kuten jokaisella muullakin yksiköllä. Kelvin kirjoitetaan kokonaan ilman astemerkkiä — se otettiin siltä pois vuonna 1967.
Astemerkki on oma merkkinsä, U+00B0, ei yläindeksin nolla eikä kirjain ”o”. Unicodessa on myös valmis ligatuuri ℃ (U+2103), mutta standardit suosittavat kahden merkin näppäilyä: ligatuuri siirtyy huonosti kirjasimesta toiseen ja rikkoo tekstihaun. Negatiiviset arvot kirjoitetaan miinusmerkillä U+2212, ei yhdysmerkillä.
06 · Naapuriyksiköt
Kelvin on perheen vanhin: SI-perusyksikkö, josta Celsius eroaa vain nollakohdan paikan osalta. Fahrenheit elää omaa elämäänsä kolmessa maassa; Rankine on absoluuttinen asteikko Fahrenheit-asteella.
sama aste, nollakohta alempana
arjen lämpötila
Yhdysvallat, Bahama, Belize
Simetriumin korteista celsiusasteen naapureita ovat kelvin lämpötilan perusyksikkönä, fahrenheitaste ja rankineaste — angloamerikkalainen pari, sekä joule, jonka kautta lämpötila liittyy hiukkasten liike-energiaan.
07 · Historiallinen osa
Asteikko, joka käännettiin tekijänsä kuoltua
Anders Celsius asetti nollan veden kiehumiseen ja sadan jään sulamiseen: mitä kylmempää, sitä suurempi luku. Logiikka oli meteorologinen — Uppsalassa negatiivisia arvoja ei näin syntynyt juuri koskaan.
Vuosi Celsiuksen kuoleman jälkeen asteikko käännettiin tuttuun muotoonsa. Tekijyys luetaan sekä Linnélle, joka tilasi lämpömittarin kasvihuoneeseensa, että Mårten Strömerille, Celsiuksen seuraajalle observatoriossa; varmoja todisteita kummastakaan ei ole.
Vuoteen 1948 asti asteikkoa kutsuttiin satajakoiseksi, centigrade, mutta ranskassa ja espanjassa se sana tarkoitti suoran kulman sadasosaa. Yleiskonferenssi sulki monitulkintaisuuden antamalla asteikolle sen tekijän nimen.
Ensin asteikko määriteltiin uudelleen veden kolmoispisteen avulla, sitten ITS-90 luetteli käytännön kiintopisteet vedystä kupariin, ja vuonna 2019 kelvin kiinnitettiin Boltzmannin vakioon. Veden kiehuminen lakkasi olemasta määritelmä ja muuttui pelkäksi tosiasiaksi.
Asteikon nollakohta ei ole sulamispiste
Kelvinin kautta tehdyn uudelleenmäärittelyn jälkeen nolla celsiusastetta ei ole enää määritelmän mukaan jään sulamispiste — se on yksinkertaisesti 273,15 K. Normaalipaineessa jää sulaa noin kymmenestuhannesosa-asteen alempana, eikä tämä ero ole mittausvirhe vaan seuraus siitä, että määritelmä irrotettiin aineesta. Kolmoispistekennon veden on oltava isotooppikoostumukseltaan valtameriveden kaltaista: vedyn ja hapen raskaat isotoopit siirtävät pistettä neljänneksen millikelviniä, ja standardi määrää koostumuksen erikseen. Vuodesta 2019 ei ole jäljellä tätäkään: kelvin on annettu Boltzmannin vakion lukuarvona, ja kolmoispistekennot ovat siirtyneet määritelmästä käyttönormaalien joukkoon, gallium-, indium- ja hopeajähmettymispisteiden rinnalle.
Luettelo · mittayksiköt
Kortti jokaiselle suureelle
Seitsemän SI-perusyksikköä, kaksikymmentäkaksi omalla nimellä varustettua johdannaista ja järjestelmän ulkopuoliset yksiköt, joita ilman ei tule toimeen tekniikka eikä arki. Jokaisella oma lehtensä: määritelmä, muunnos, mittalaitteet, kirjoitussäännöt. 14 kielellä.
SI-johdannaisyksiköt omalla nimellä
celsiusasteen kortti on aukiSI-perusyksiköt
terrakotalla — kelvin, josta Celsius saadaan siirroksellaKäytöstä poistuneet lämpötila-asteikot
Kortin kieli
14 kieltä. Tunnus °C on kansainvälinen, mutta totuttu arjen asteikko ei: Yhdysvaltoja ja Belizeä varten tehdyissä käännöksissä kortti avautuu Fahrenheit-muunnoksella.