Grau Celsius
Unidade derivada do SI · grandeza: temperatura
01 · Definição
O grau Celsius é igual ao kelvin: o mesmo passo, o zero deslocado. Uma diferença de temperaturas exprime-se pelo mesmo número em ambas as escalas, ao passo que as próprias temperaturas diferem exatamente em 273,15.
Historicamente a escala era fixada por dois pontos de referência: a fusão do gelo e a ebulição da água. O ponto inferior aguenta firme — a pressão desloca-o milésimos de grau. O superior não aguenta de todo: a água ferve a cem graus apenas ao nível do mar e, na montanha, bem mais cedo. É por isso que a definição moderna abandonou a ebulição e deixou ao Celsius uma única amarra: define-se pelo kelvin, e o kelvin, desde 2019, pela constante de Boltzmann.
Aquecer de vinte para trinta graus Celsius são os mesmos dez kelvins, e na termotécnica as diferenças escrevem-se em kelvins seja qual for a escala em que as temperaturas são dadas. A distinção só aparece onde a temperatura entra na fórmula por si mesma: na lei dos gases perfeitos, na radiação do corpo negro, no rendimento do ciclo de Carnot. Pôr ali graus Celsius é um erro corrente que dá uma resposta absurda, porque todas essas leis contam a partir do zero absoluto.
02 · Conversão
Introduza uma temperatura e a ficha desdobrá-la-á pelas escalas
A temperatura não se converte com um fator, mas com um fator acrescido de um deslocamento: cada escala tem o seu zero e o seu tamanho de grau. Por isso o zero não passa a zero em nenhum par, exceto no do kelvin com o Rankine.
As escalas Celsius e Fahrenheit cruzam-se exatamente num ponto: menos quarenta significa o mesmo em ambas. Isso decorre de o grau Fahrenheit medir cinco nonos do grau Celsius, enquanto os zeros das escalas estão afastados trinta e duas divisões. O par kelvin — Rankine é feito de outro modo: partilham o zero e diferem no tamanho do grau, pelo que a sua razão é constante e igual a um vírgula oito.
| Escala | Nome | Valor | Onde aparece |
|---|---|---|---|
| K | kelvin, unidade de base do SI | 273,15 | física, astronomia, temperatura de cor |
| °C | grau Celsius | 0 | meteorologia, medicina, técnica |
| °F | grau Fahrenheit | 32 | EUA, Baamas, Belize, ilhas Caimão |
| °Ra | grau Rankine | 491,67 | termotécnica nos EUA |
| °Ré | grau Réaumur | 0 | Rússia e França do século XIX, queijaria |
| °De | grau Delisle | 150 | Rússia do século XVIII, a escala ao contrário |
| °N | grau Newton | 0 | a primeira tentativa de escala, 1701 |
| K | kelvin | 273,15 | ponto de referência para comparação |
O kelvin e o Celsius diferem apenas pelo deslocamento; o Fahrenheit difere também no tamanho do grau. Nas fórmulas em que a temperatura entra por si mesma e não como diferença, só serve uma escala absoluta
03 · Ordens de grandeza
do nanokelvin ao núcleo de uma estrelaFusão do gelo, 0 °C
04 · Instrumentos de medição
Com que se medem os graus Celsius
A coluna de álcool ou de galinstano sobe com a temperatura: a escala traça-se por dois pontos de referência e o intervalo divide-se em partes iguais. O mercúrio foi expulso dos aparelhos domésticos pela Convenção de Minamata, mas foram justamente os termómetros de mercúrio que durante dois séculos definiram o que era um grau.
A resistência da platina pura cresce com a temperatura de modo previsível e repetível, e é por isso que este termómetro serve de padrão do hidrogénio até à prata. Um Pt100 industrial dá exatamente cem ohms a zero graus.
A junção de dois fios diferentes gera uma tensão de milivolts que depende da diferença entre a temperatura da junção e a do aparelho. É barato, pequeno e aguenta mil e quinhentos graus, por isso está em fornos, turbinas e fogões.
Lê a temperatura pela radiação infravermelha do próprio corpo, sem lhe tocar. A leitura depende da emissividade da superfície: o metal brilhante é medido por defeito, e essa é a principal fonte de erro da termometria sem contacto.
05 · Regras de escrita
Um espaço antes do símbolo, e nunca «C°»
°C é um símbolo composto: o sinal de grau encosta ao C latino maiúsculo, ao passo que entre o número e o símbolo se põe um espaço inquebrável, como em qualquer outra unidade. O kelvin escreve-se sem sinal de grau nenhum — foi-lhe retirado em 1967.
O sinal de grau é um carácter próprio, U+00B0, não um zero sobrescrito nem a letra «o». O Unicode tem também a ligadura ℃ (U+2103), mas as normas recomendam teclar os dois caracteres: a ligadura viaja mal entre tipos de letra e estraga a pesquisa no texto. Os valores negativos escrevem-se com o sinal menos U+2212 e não com um hífen.
06 · Unidades vizinhas
O kelvin é o mais velho da família: unidade de base do SI de que o Celsius só difere pela posição do zero. O Fahrenheit vive a sua própria vida em três países; o Rankine é uma escala absoluta com o grau Fahrenheit.
o mesmo grau, um zero mais abaixo
temperatura do dia a dia
EUA, Baamas, Belize
De entre as fichas do Simetrium ao grau Celsius ficam contíguos kelvin como unidade de base da temperatura, grau Fahrenheit e grau Rankine — o par anglo-americano, e ainda joule, pelo qual a temperatura se liga à energia do movimento das partículas.
07 · Secção histórica
A escala que viraram depois de morrer o seu autor
Anders Celsius pôs o zero na ebulição da água e o cem na fusão do gelo: quanto mais frio, maior o número. A lógica era meteorológica — em Upsala assim quase nunca surgiam valores negativos.
Um ano após a morte de Celsius a escala foi virada para a forma que conhecemos. A autoria é atribuída a Lineu, que encomendou um termómetro para a sua estufa, e a Mårten Strömer, sucessor de Celsius no observatório; não há testemunhos seguros a favor de nenhum deles.
Até 1948 a escala chamava-se centígrada, mas em francês e em espanhol essa palavra designava a centésima parte do ângulo reto. A Conferência Geral fechou a ambiguidade dando à escala o nome do seu autor.
Primeiro a escala foi redefinida pelo ponto triplo da água, depois a EIT-90 detalhou pontos práticos do hidrogénio ao cobre, e em 2019 o kelvin ficou fixado pela constante de Boltzmann. A ebulição da água deixou de ser definição e passou a ser um simples facto.
O zero da escala não é o ponto de fusão
Depois de redefinido pelo kelvin, zero graus Celsius deixou de ser por definição o ponto de fusão do gelo: são agora simplesmente 273,15 K. À pressão normal o gelo funde cerca de um décimo de milésimo de grau mais abaixo, e essa diferença não é um erro de medição mas a consequência de se ter desprendido a definição de uma substância. A água da célula de ponto triplo deve ter a composição isotópica da água oceânica: os isótopos pesados do hidrogénio e do oxigénio deslocam o ponto um quarto de milikelvin, e a norma prescreve a composição à parte. Desde 2019 nem isso resta: o kelvin está fixado por um valor numérico da constante de Boltzmann, e as células de ponto triplo passaram da definição à categoria de padrões de trabalho, a par dos pontos de solidificação do gálio, do índio e da prata.
Catálogo · unidades de medida
Uma ficha para cada grandeza
Sete unidades de base do SI, vinte e duas derivadas com nome próprio e as unidades fora do sistema sem as quais não passam nem a técnica nem o dia a dia. Cada uma tem a sua folha: definição, conversão, instrumentos, regras de escrita. Em 14 idiomas.
Unidades derivadas do SI com nome próprio
ficha do grau Celsius abertaUnidades de base do SI
a terracota: o kelvin, de que o Celsius se obtém por deslocamentoEscalas de temperatura fora de uso
Idioma da ficha
14 idiomas. O símbolo °C é internacional, mas a escala do dia a dia a que cada um está habituado não é: nas traduções para os EUA e o Belize a ficha abre com a conversão em Fahrenheit.