Degré Celsius
En 1742, l'astronome suédois Anders Celsius décrivit un thermomètre à deux points fixes. Chez lui, l'eau bouillait à zéro et la neige fondait à cent. Plus il faisait chaud, plus le nombre était petit.
Trois ans plus tard, Carl von Linné commanda pour l'orangerie d'Uppsala un thermomètre à échelle inversée. C'est elle qui s'est imposée. Celsius remarqua autre chose : la neige fond partout à la même température, mais l'eau bout différemment selon la pression. Aujourd'hui, le degré Celsius est défini par le kelvin, et 0 °C vaut exactement 273,15 K.
| Notation | °C |
| Définition | t = T − 273,15 K, le degré a la même taille que le kelvin |
| Points de l'eau | fonte de la glace 0,00 °C · point triple 0,01 °C · ébullition 99,97 °C à 101,325 kPa |
| Introduite | 1742, Uppsala · nom « degré Celsius » — CGPM 1948 |
| Normes | ISO 80000-5 · SI Brochure 9th ed. · ITS-90 |
| Valeurs typiques | −89,2 °C — record de froid, Antarctique · 37 °C — le corps · 1538 °C — le fer fond |
01 · Définition
Le même kelvin, avec le zéro ailleurs
La température Celsius t est la température thermodynamique T décalée de 273,15 K. Un degré Celsius a la même taille qu'un kelvin. C'est pourquoi une différence de température s'écrit avec le même nombre dans les deux unités.
L'eau ne définit plus l'échelle. À la pression normale, la glace fond à 0,00 °C, le point triple de l'eau se situe à 0,01 °C et l'ébullition à 99,97 °C, et non exactement à 100. Ces fractions de degré sont la trace des points fixes, d'abord affinés, puis abandonnés.
Pourquoi l'eau bouillante valait zéro chez Celsius
Deux thermomètres identiques sont côte à côte, et leurs colonnes sont toujours à la même hauteur. Seules les graduations diffèrent. À gauche, l'échelle de 1742, où cent est à la neige fondante ; à droite, l'échelle moderne. Le trait bleu est la neige, le rouge l'eau bouillante.
Le zéro de l'échelle Celsius est fixé par la fonte de la glace, pas par l'absence de chaleur. On ne peut pas diviser de tels nombres. En kelvins, 20 °C font 293,15 K et 10 °C font 283,15 K. Le rapport est de 1,035 : à peine trois et demi pour cent plus chaud. La différence, elle, est honnête : 10 °C et 10 K, c'est la même chose.
Où sont le zéro et le cent d'un thermomètre
Le tube de verre n'a aucune graduation. Il faut la tracer comme Celsius : plonger le thermomètre dans la neige fondante et marquer zéro, puis dans l'eau bouillante et marquer cent. Les traits ocre sont vos repères ; entre eux, l'instrument divise lui-même l'intervalle en dix parties. À gauche, un verre de neige ; à droite, une casserole sur un brûleur et un baromètre. La montagne au milieu indique l'altitude du lieu : plus on monte, plus la pression baisse et plus l'eau bout tôt. Marquez cent sur l'Everest et regardez ce que votre thermomètre indique dans la pièce.
Plongez le thermomètre dans la neige fondante et attendez que la colonne s'arrête. Cet endroit sera le zéro.
02 · Conversion
| Unité | Valeur | Points fixes |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
À −40, les échelles Celsius et Fahrenheit indiquent le même nombre.
En 1742, Delisle et Celsius comptaient vers le bas : plus c'est chaud, plus le nombre est petit.
Une différence de 1 °C vaut toujours 1 K et 1,8 °F.
03 · Ordres de grandeur
04 · Instruments de mesure
05 · Règles d’écriture
06 · Unités voisines
07 · Section historique
Celsius vérifia l'essentiel : la neige fond à la même température à Uppsala et dans le nord de la Suède, tandis que le point d'ébullition dépend de la pression. Il proposa une correction d'après la hauteur du baromètre. C'est pourquoi on ne marquait cent degrés qu'à la pression normale.
En 1954, la référence fut déplacée au point triple de l'eau : 273,16 K, soit 0,01 °C. Depuis 2019, le kelvin est défini par la constante de Boltzmann, k = 1,380 649·10⁻²³ J/K. L'eau ne définit plus rien, et la relation 0 °C = 273,15 K est restée exacte par définition.
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