Grado Celsius
Unità derivata SI · grandezza: temperatura
01 · Definizione
Il grado Celsius è uguale al kelvin: stesso passo, zero spostato. Una differenza di temperature si esprime con lo stesso numero in entrambe le scale, mentre le temperature stesse differiscono di esattamente 273,15.
Storicamente la scala era fissata da due punti di riferimento: la fusione del ghiaccio e l’ebollizione dell’acqua. Il punto basso tiene saldo: la pressione lo sposta di millesimi di grado. Quello alto non tiene affatto: l’acqua bolle a cento gradi soltanto al livello del mare, e in montagna assai prima. Per questo la definizione moderna ha rinunciato all’ebollizione e ha lasciato al Celsius un solo ancoraggio: è definito tramite il kelvin, e il kelvin, dal 2019, tramite la costante di Boltzmann.
Scaldare da venti a trenta gradi Celsius sono gli stessi dieci kelvin, e in termotecnica le differenze si scrivono in kelvin qualunque sia la scala in cui le temperature sono date. La distinzione compare solo dove la temperatura entra nella formula per sé e non come differenza: nella legge dei gas perfetti, nella radiazione del corpo nero, nel rendimento del ciclo di Carnot. Metterci gradi Celsius è un errore diffuso che dà una risposta assurda, perché tutte queste leggi contano dallo zero assoluto.
02 · Conversione
Inserisci una temperatura e la scheda la distenderà su tutte le scale
La temperatura non si converte con un fattore, ma con un fattore più uno spostamento: ogni scala ha il suo zero e la sua ampiezza di grado. Per questo lo zero non va nello zero in nessuna coppia, tranne che in quella kelvin — Rankine.
Le scale Celsius e Fahrenheit si incrociano in un solo punto: meno quaranta significa la stessa cosa in entrambe. Discende dal fatto che il grado Fahrenheit vale cinque noni di quello Celsius, mentre gli zeri delle scale distano trentadue divisioni. La coppia kelvin — Rankine è fatta altrimenti: condividono lo zero e differiscono nell’ampiezza del grado, sicché il loro rapporto è costante e vale uno virgola otto.
| Scala | Nome | Valore | Dove si incontra |
|---|---|---|---|
| K | kelvin, unità di base del SI | 273,15 | fisica, astronomia, temperatura di colore |
| °C | grado Celsius | 0 | meteorologia, medicina, tecnica |
| °F | grado Fahrenheit | 32 | USA, Bahamas, Belize, isole Cayman |
| °Ra | grado Rankine | 491,67 | termotecnica negli USA |
| °Ré | grado Réaumur | 0 | Russia e Francia dell’Ottocento, caseificio |
| °De | grado Delisle | 150 | Russia del Settecento, la scala al contrario |
| °N | grado Newton | 0 | il primo tentativo di scala, 1701 |
| K | kelvin | 273,15 | punto di riferimento per il confronto |
Il kelvin e il Celsius differiscono solo per lo spostamento; il Fahrenheit anche per l’ampiezza del grado. Nelle formule in cui la temperatura entra per sé e non come differenza va bene soltanto una scala assoluta
03 · Ordini di grandezza
dal nanokelvin al nucleo di una stellaFusione del ghiaccio, 0 °C
04 · Strumenti di misura
Con che cosa si misurano i gradi Celsius
La colonna di alcol o di galinstan sale con la temperatura: la scala si traccia su due punti di riferimento e l’intervallo si divide in parti uguali. Il mercurio è stato cacciato dagli apparecchi domestici dalla Convenzione di Minamata, ma furono proprio i termometri a mercurio a definire per due secoli che cosa fosse un grado.
La resistenza del platino puro cresce con la temperatura in modo prevedibile e ripetibile, ed è per questo che tale termometro fa da campione dall’idrogeno all’argento. Un Pt100 industriale dà esattamente cento ohm a zero gradi.
La giunzione di due fili diversi genera una tensione di millivolt che dipende dalla differenza fra la temperatura della giunzione e quella dello strumento. È economica, piccola e regge millecinquecento gradi, perciò sta nei forni, nelle turbine e nei fornelli.
Legge la temperatura dalla radiazione infrarossa propria del corpo, senza toccarlo. La lettura dipende dall’emissività della superficie: il metallo lucido viene sottostimato, ed è questa la principale fonte di errore della termometria senza contatto.
05 · Regole di scrittura
Uno spazio prima del simbolo, e mai «C°»
°C è un simbolo composto: il segno di grado sta attaccato alla C latina maiuscola, mentre fra il numero e il simbolo va uno spazio unificatore, come per ogni altra unità. Il kelvin si scrive senza alcun segno di grado: glielo tolsero nel 1967.
Il segno di grado è un carattere a sé, U+00B0, non uno zero in apice né la lettera «o». In Unicode esiste anche la legatura ℃ (U+2103), ma le norme raccomandano di battere i due caratteri: la legatura viaggia male fra i caratteri tipografici e rovina la ricerca nel testo. I valori negativi si scrivono con il segno meno U+2212, non con un trattino.
06 · Unità vicine
Il kelvin è il maggiore della famiglia: unità di base del SI da cui il Celsius differisce solo per dove sta lo zero. Il Fahrenheit vive di vita propria in tre paesi; il Rankine è una scala assoluta con il grado Fahrenheit.
lo stesso grado, uno zero più in basso
temperatura di tutti i giorni
USA, Bahamas, Belize
Fra le schede di Simetrium al grado Celsius stanno accanto kelvin come unità di base della temperatura, grado Fahrenheit e grado Rankine — la coppia angloamericana, e inoltre joule, tramite cui la temperatura si lega all’energia del moto delle particelle.
07 · Sezione storica
La scala che fu rovesciata dopo la morte del suo autore
Anders Celsius mise lo zero all’ebollizione dell’acqua e il cento alla fusione del ghiaccio: più faceva freddo, più grande era il numero. La logica era meteorologica — a Uppsala così non uscivano quasi mai valori negativi.
Un anno dopo la morte di Celsius la scala fu rovesciata nella forma che conosciamo. La paternità è attribuita a Linneo, che ordinò un termometro per la sua serra, e a Mårten Strömer, successore di Celsius all’osservatorio; non ci sono testimonianze certe a favore di nessuno dei due.
Fino al 1948 la scala si chiamava centigrada, ma in francese e in spagnolo quella parola indicava il centesimo dell’angolo retto. La Conferenza generale chiuse l’ambiguità dando alla scala il nome del suo autore.
Dapprima la scala fu ridefinita tramite il punto triplo dell’acqua, poi la ITS-90 dettagliò punti pratici dall’idrogeno al rame, e nel 2019 il kelvin fu fissato dalla costante di Boltzmann. L’ebollizione dell’acqua cessò di essere una definizione e divenne un semplice fatto.
Lo zero della scala non è il punto di fusione
Dopo la ridefinizione tramite il kelvin, zero gradi Celsius ha smesso di essere per definizione il punto di fusione del ghiaccio: ora sono semplicemente 273,15 K. A pressione normale il ghiaccio fonde circa un decimillesimo di grado più in basso, e questa differenza non è un errore di misura ma la conseguenza di aver sciolto la definizione da una sostanza. L’acqua nella cella a punto triplo deve avere la composizione isotopica dell’acqua oceanica: gli isotopi pesanti dell’idrogeno e dell’ossigeno spostano il punto di un quarto di millikelvin, e la norma prescrive la composizione a parte. Dal 2019 non resta neppure questo: il kelvin è fissato da un valore numerico della costante di Boltzmann, e le celle a punto triplo sono passate dalla definizione al rango di campioni di lavoro, alla pari dei punti di solidificazione di gallio, indio e argento.
Catalogo · unità di misura
Una scheda per ogni grandezza
Sette unità di base del SI, ventidue derivate con nome proprio e le unità fuori sistema senza le quali non se la cavano né la tecnica né la vita di ogni giorno. Ognuna ha il suo foglio: definizione, conversione, strumenti, regole di scrittura. In 14 lingue.
Unità derivate SI con nome proprio
scheda del grado Celsius apertaUnità di base del SI
in terracotta: il kelvin, da cui il Celsius si ricava per spostamentoScale di temperatura uscite dall’uso
Lingua della scheda
14 lingue. Il simbolo °C è internazionale, ma la scala quotidiana a cui si è abituati no: nelle traduzioni per gli USA e il Belize la scheda si apre con la conversione in Fahrenheit.