Градус Цельсия
Производная единица СИ · величина: температура
01 · Определение
Градус Цельсия равен кельвину: одинаковый шаг, сдвинутый ноль. Разница температур в обеих шкалах выражается одним и тем же числом, а сами температуры различаются ровно на 273,15.
Исторически шкалу задавали двумя реперами: таянием льда и кипением воды. Нижняя точка держится прочно — давление сдвигает её на тысячные доли градуса. Верхняя не держится вовсе: вода кипит при ста градусах только на уровне моря, а в горах — заметно раньше. Именно поэтому современное определение отказалось от кипения и оставило Цельсию единственную привязку: он определён через кельвин, а кельвин с 2019 года — через постоянную Больцмана.
Нагрев с двадцати до тридцати градусов Цельсия — это те же десять кельвинов, и в теплотехнических формулах разности пишут в кельвинах независимо от того, в какой шкале заданы сами температуры. Различие проявляется только там, где температура входит в формулу сама по себе: в законе идеального газа, в излучении абсолютно чёрного тела, в КПД цикла Карно. Подставить туда градусы Цельсия — распространённая ошибка, дающая абсурдный ответ, потому что все эти законы отсчитывают от абсолютного нуля.
02 · Пересчёт
Введите температуру — паспорт разложит её по шкалам
Температура пересчитывается не множителем, а множителем со сдвигом: у каждой шкалы свой ноль и свой размер градуса. Поэтому ноль ни в одной паре не переходит в ноль, кроме кельвина с Ранкином.
Шкалы Цельсия и Фаренгейта пересекаются ровно в одной точке: минус сорок градусов означает одно и то же в обеих. Это следствие того, что фаренгейтовский градус впятеро меньше девяти цельсиевых, а нули шкал разведены на тридцать два деления. Пара кельвин — Ранкин устроена иначе: у них общий ноль и разный размер градуса, поэтому их отношение постоянно и равно одной целой восьми десятым.
| Шкала | Название | Значение | Где встречается |
|---|---|---|---|
| K | кельвин, базовая единица СИ | 273,15 | физика, астрономия, цветовая температура |
| °C | градус Цельсия | 0 | погода, медицина, техника |
| °F | градус Фаренгейта | 32 | США, Багамы, Белиз, Каймановы острова |
| °Ra | градус Ранкина | 491,67 | теплотехника США |
| °Ré | градус Реомюра | 0 | Россия и Франция XIX века, сыроварение |
| °De | градус Делиля | 150 | Россия XVIII века, шкала наоборот |
| °N | градус Ньютона | 0 | первая попытка шкалы, 1701 |
| K | кельвин | 273,15 | точка отсчёта для сравнения |
Кельвин и Цельсий отличаются только сдвигом, Фаренгейт — ещё и размером градуса. В формулах, где температура входит сама по себе, а не разностью, годится только абсолютная шкала
03 · Порядки величин
от нанокельвина до звёздного ядраТаяние льда, 0 °C
04 · Приборы измерения
Чем измеряют градусы Цельсия
Столбик спирта или галинстана растёт с температурой: шкалу наносят по двум реперам и делят промежуток поровну. Ртуть из бытовых приборов вытеснена Минаматской конвенцией, но именно ртутные термометры два века задавали, что считать градусом.
Сопротивление чистой платины растёт с температурой предсказуемо и повторяемо, поэтому именно такой термометр служит эталонным в диапазоне от водорода до серебра. Промышленный Pt100 даёт ровно сто ом при нуле градусов.
Спай двух разнородных проволок рождает напряжение в милливольты, зависящее от разности температур спая и прибора. Дешева, мала и терпит полторы тысячи градусов, поэтому стоит в печах, турбинах и духовках.
Считает температуру по собственному инфракрасному излучению тела, не касаясь его. Показание зависит от излучательной способности поверхности: блестящий металл прибор занижает, и это главный источник ошибок в бесконтактной термометрии.
05 · Правила записи
Пробел перед знаком, и никаких «C°»
°C — составной символ: знак градуса вплотную к латинской прописной C, а между числом и символом ставится неразрывный пробел, как у любой другой единицы. Кельвин пишется без знака градуса вовсе — эту приставку у него отняли в 1967 году.
Знак градуса — отдельный символ U+00B0, а не надстрочный ноль и не буква «о». В Юникоде есть и готовая лигатура ℃ (U+2103), но стандарты рекомендуют набирать два знака: лигатура плохо переносится между шрифтами и ломает поиск по тексту. Отрицательные значения пишут через минус U+2212, а не через дефис.
06 · Соседние единицы
Кельвин — старший в семье: базовая единица СИ, от которой Цельсий отличается только положением нуля. Фаренгейт живёт своей жизнью в трёх странах, Ранкин — абсолютная шкала с фаренгейтовским градусом.
тот же градус, нулём ниже
бытовая температура
США, Багамы, Белиз
Из паспортов Simetrium к градусу Цельсия примыкают кельвин как базовая единица температуры, градус Фаренгейта и градус Ранкина — англо-американская пара, а также джоуль, через который температура связана с энергией движения частиц.
07 · Исторический раздел
Шкала, которую перевернули после смерти автора
Андерс Цельсий поставил ноль на кипение воды, а сто — на таяние льда: чем холоднее, тем больше число. Логика была метеорологической — в Уппсале отрицательных значений так не возникало почти никогда.
Через год после смерти Цельсия шкалу перевернули в привычный вид. Авторство приписывают Линнею, заказавшему термометр для оранжереи, и Мортену Штрёмеру, преемнику Цельсия в обсерватории; надёжных свидетельств в пользу одного из них нет.
До 1948 года шкалу называли стоградусной, centigrade, но во французском и испанском это слово означало сотую долю прямого угла. Генеральная конференция закрыла двусмысленность, присвоив шкале имя автора.
Сначала шкалу переопределили через тройную точку воды, затем МТШ-90 расписала практические реперы от водорода до меди, а в 2019 году кельвин закрепили постоянной Больцмана. Кипение воды перестало быть определением и стало просто фактом.
Ноль шкалы не совпадает с точкой таяния
После переопределения через кельвин ноль градусов Цельсия перестал быть точкой таяния льда по определению — теперь это просто 273,15 K. Лёд при нормальном давлении тает примерно на десятитысячную долю градуса ниже, и разница эта не ошибка измерения, а следствие того, что определение отвязали от вещества. Вода в ячейке тройной точки должна быть изотопного состава океанской воды: тяжёлые изотопы водорода и кислорода сдвигают точку на четверть милликельвина, и стандарт прописывает состав отдельно. С 2019 года не осталось и этого: кельвин задан числовым значением постоянной Больцмана, а ячейки тройной точки перешли из определения в разряд рабочих эталонов, наравне с точками затвердевания галлия, индия и серебра.
Каталог · единицы измерения
Паспорт на каждую величину
Семь базовых единиц СИ, двадцать две производные с собственными именами и внесистемные единицы, без которых не обходится ни техника, ни быт. Каждая — отдельный лист: определение, пересчёт, приборы, правила записи. На 4 языках.
Производные СИ с собственным именем
открыт паспорт градуса ЦельсияБазовые единицы СИ
терракотой — кельвин, из которого Цельсий получается сдвигомТемпературные шкалы, вышедшие из обращения
Язык паспорта
4 языков. Символ °C международный, а вот привычная бытовая шкала различается: в переводах для США и Белиза паспорт открывается пересчётом в Фаренгейты.