Grau Celsius
Em 1742, o astrónomo sueco Anders Celsius descreveu um termómetro com dois pontos fixos. No dele, a água fervia a zero e a neve derretia a cem. Quanto mais quente, menor o número.
Três anos depois, Carl Lineu encomendou para a estufa de Uppsala um termómetro com a escala invertida. Foi essa que vingou. Celsius reparou ainda noutra coisa: a neve derrete à mesma temperatura em toda a parte, mas a água ferve de forma diferente consoante a pressão. Hoje o grau Celsius é definido através do kelvin, e 0 °C são exatamente 273,15 K.
| Notação | °C |
| Definição | t = T − 273,15 K, o grau tem o mesmo tamanho que o kelvin |
| Pontos da água | fusão do gelo 0,00 °C · ponto triplo 0,01 °C · ebulição 99,97 °C a 101,325 kPa |
| Introduzida | 1742, Uppsala · nome «grau Celsius» — CGPM 1948 |
| Normas | ISO 80000-5 · SI Brochure 9th ed. · ITS-90 |
| Valores típicos | −89,2 °C — recorde de frio, Antártida · 37 °C — o corpo · 1538 °C — o ferro funde |
01 · Definição
O mesmo kelvin, com o zero noutro sítio
A temperatura Celsius t é a temperatura termodinâmica T deslocada de 273,15 K. Um grau Celsius tem o mesmo tamanho que um kelvin. Por isso uma diferença de temperatura escreve-se com o mesmo número nas duas unidades.
A água já não define a escala. À pressão normal, o gelo derrete a 0,00 °C, o ponto triplo da água fica a 0,01 °C e a ebulição a 99,97 °C, e não exatamente a 100. Estas frações de grau são o rasto de os pontos fixos terem sido primeiro afinados e depois abandonados.
Porque é que para Celsius a água a ferver era zero
Dois termómetros iguais estão lado a lado, e as colunas estão sempre à mesma altura. Só as inscrições diferem. À esquerda, a escala de 1742, em que cem está na neve a derreter; à direita, a atual. O traço azul é a neve, o vermelho a água a ferver.
O zero da escala Celsius foi fixado pela fusão do gelo, não pela ausência de calor. Estes números não se podem dividir. Em kelvins, 20 °C são 293,15 K e 10 °C são 283,15 K. A razão é 1,035: apenas três e meio por cento mais quente. Já a diferença é honesta: 10 °C e 10 K são a mesma coisa.
Onde fica o zero e o cem de um termómetro
O tubo de vidro não tem divisões. É preciso marcá-las como Celsius: mergulhar o termómetro em neve a derreter e marcar o zero, depois em água a ferver e marcar o cem. Os traços ocre são as suas marcas; entre eles, o instrumento divide sozinho o intervalo em dez partes. À esquerda, um copo com neve; à direita, uma panela num queimador e um barómetro. A montanha ao centro mostra a altitude do local: quanto mais alto, menor a pressão e mais cedo a água ferve. Marque o cem no Evereste e veja o que o seu termómetro mostra na sala.
Mergulhe o termómetro na neve a derreter e espere que a coluna pare. Esse ponto será o zero.
02 · Conversão
| Unidade | Valor | Pontos fixos |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
A −40, as escalas Celsius e Fahrenheit mostram o mesmo número.
Em 1742, Delisle e Celsius contavam para baixo: quanto mais quente, menor o número.
Uma diferença de 1 °C é sempre 1 K e 1,8 °F.
03 · Ordens de grandeza
04 · Instrumentos de medição
05 · Regras de escrita
06 · Unidades vizinhas
07 · Secção histórica
Celsius verificou o essencial: a neve derrete à mesma temperatura em Uppsala e no norte da Suécia, ao passo que o ponto de ebulição depende da pressão. Propôs uma correção pela altura do barómetro. Por isso os cem graus só se marcavam à pressão normal.
Em 1954 a referência passou para o ponto triplo da água: 273,16 K, ou seja, 0,01 °C. Desde 2019 o kelvin é definido pela constante de Boltzmann, k = 1,380 649·10⁻²³ J/K. A água já não define nada, e a relação 0 °C = 273,15 K ficou exata por definição.
Catálogo de grandezas
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