Grado Celsius
Nel 1742 l'astronomo svedese Anders Celsius descrisse un termometro con due punti fissi. Nel suo l'acqua bolliva a zero e la neve fondeva a cento. Più faceva caldo, più il numero era piccolo.
Tre anni dopo Carlo Linneo ordinò per la serra di Uppsala un termometro con la scala rovesciata. Fu quella ad affermarsi. Celsius notò anche un'altra cosa: la neve fonde ovunque alla stessa temperatura, mentre l'acqua bolle in modo diverso a seconda della pressione. Oggi il grado Celsius è definito tramite il kelvin, e 0 °C sono esattamente 273,15 K.
| Notazione | °C |
| Definizione | t = T − 273,15 K, il grado ha la stessa ampiezza del kelvin |
| Punti dell'acqua | fusione del ghiaccio 0,00 °C · punto triplo 0,01 °C · ebollizione 99,97 °C a 101,325 kPa |
| Introdotta | 1742, Uppsala · nome «grado Celsius» — CGPM 1948 |
| Norme | ISO 80000-5 · SI Brochure 9th ed. · ITS-90 |
| Valori tipici | −89,2 °C — record di freddo, Antartide · 37 °C — il corpo · 1538 °C — fonde il ferro |
01 · Definizione
Lo stesso kelvin, con lo zero in un altro punto
La temperatura Celsius t è la temperatura termodinamica T spostata di 273,15 K. Un grado Celsius ha la stessa ampiezza di un kelvin. Per questo una differenza di temperatura si scrive con lo stesso numero in entrambe le unità.
L'acqua non definisce più la scala. A pressione normale il ghiaccio fonde a 0,00 °C, il punto triplo dell'acqua sta a 0,01 °C e l'ebollizione a 99,97 °C, non esattamente a 100. Queste frazioni di grado sono la traccia dei punti fissi prima affinati e poi abbandonati.
Perché per Celsius l'acqua bollente era zero
Due termometri uguali stanno affiancati, e le loro colonne sono sempre alla stessa altezza. Cambiano solo le scritte. A sinistra la scala del 1742, dove cento è alla neve che fonde; a destra quella moderna. La tacca blu è la neve, quella rossa l'acqua bollente.
Lo zero della scala Celsius è fissato dalla fusione del ghiaccio, non dall'assenza di calore. Numeri così non si possono dividere. In kelvin 20 °C sono 293,15 K e 10 °C sono 283,15 K. Il rapporto è 1,035: appena il tre e mezzo per cento più caldo. La differenza invece è onesta: 10 °C e 10 K sono la stessa cosa.
Dove ha lo zero e il cento un termometro
Il tubetto di vetro non ha divisioni. Bisogna segnarle come Celsius: immergere il termometro nella neve che fonde e segnare lo zero, poi nell'acqua bollente e segnare il cento. Le tacche ocra sono i vostri segni; tra di essi lo strumento divide da solo l'intervallo in dieci parti. A sinistra un bicchiere di neve, a destra una pentola sul fornello e un barometro. La montagna al centro mostra l'altitudine del luogo: più si sale, più la pressione scende e prima bolle l'acqua. Segnate il cento sull'Everest e guardate cosa mostra il vostro termometro nella stanza.
Immergete il termometro nella neve che fonde e aspettate che la colonna si fermi. Quel punto sarà lo zero.
02 · Conversione
| Unità | Valore | Punti fissi |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
A −40 le scale Celsius e Fahrenheit indicano lo stesso numero.
Nel 1742 Delisle e Celsius contavano verso il basso: più caldo, numero più piccolo.
Una differenza di 1 °C vale sempre 1 K e 1,8 °F.
03 · Ordini di grandezza
04 · Strumenti di misura
05 · Regole di scrittura
06 · Unità vicine
07 · Sezione storica
Celsius verificò l'essenziale: la neve fonde alla stessa temperatura a Uppsala e nel nord della Svezia, mentre il punto di ebollizione dipende dalla pressione. Propose una correzione in base all'altezza del barometro. Per questo i cento gradi si segnavano solo a pressione normale.
Nel 1954 il riferimento passò al punto triplo dell'acqua: 273,16 K, cioè 0,01 °C. Dal 2019 il kelvin è definito tramite la costante di Boltzmann, k = 1,380 649·10⁻²³ J/K. L'acqua non definisce più nulla, e la relazione 0 °C = 273,15 K è rimasta esatta per definizione.
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