Stupeň Celzia
Odvodená jednotka SI · veličina: teplota
01 · Definícia
Stupeň Celzia sa rovná kelvinu: rovnaký krok, posunutá nula. Rozdiel teplôt vyjde v oboch stupniciach rovnakým číslom, kým samotné teploty sa líšia presne o 273,15.
Historicky stupnicu určovali dva pevné body: topenie ľadu a var vody. Dolný drží pevne — tlak ním pohne o tisíciny stupňa. Horný nedrží vôbec: voda vrie pri sto stupňoch len na hladine mora, v horách citeľne skôr. Práve preto sa moderná definícia vzdala varu a nechala Celziovi jedinú kotvu: je určený kelvinom a kelvin od roku 2019 Boltzmannovou konštantou.
Ohriať z dvadsiatich na tridsať stupňov Celzia je tých istých desať kelvinov a v tepelnej technike sa rozdiely píšu v kelvinoch bez ohľadu na to, v akej stupnici sú samotné teploty zadané. Rozdiel sa prejaví len tam, kde teplota vstupuje do vzorca sama za seba: v stavovej rovnici ideálneho plynu, v žiarení absolútne čierneho telesa, v účinnosti Carnotovho obehu. Dosadiť tam stupne Celzia je rozšírená chyba dávajúca nezmyselnú odpoveď, lebo všetky tieto zákony počítajú od absolútnej nuly.
02 · Prevod
Zadajte teplotu a list ju rozloží na všetky stupnice
Teplota sa neprepočítava činiteľom, ale činiteľom s posunutím: každá stupnica má vlastnú nulu a vlastnú veľkosť stupňa. Preto v žiadnej dvojici nula neprechádza na nulu — okrem kelvinu s Rankinom.
Stupnice Celzia a Fahrenheita sa pretínajú presne v jednom bode: mínus štyridsať znamená v oboch to isté. Vyplýva to z toho, že Fahrenheitov stupeň meria päť devätín Celziovho, kým nuly stupníc sú od seba vzdialené tridsaťdva dielikov. Dvojica kelvin — Rankine je urobená inak: zdieľajú nulu a líšia sa veľkosťou stupňa, takže ich pomer je stály a rovná sa jednej celej ôsmim desatinám.
| Stupnica | Názov | Hodnota | Kde sa vyskytuje |
|---|---|---|---|
| K | kelvin, základná jednotka SI | 273,15 | fyzika, astronómia, teplota chromatickosti |
| °C | stupeň Celzia | 0 | počasie, medicína, technika |
| °F | stupeň Fahrenheita | 32 | USA, Bahamy, Belize, Kajmanie ostrovy |
| °Ra | stupeň Rankina | 491,67 | tepelná technika v USA |
| °Ré | stupeň Réaumura | 0 | Rusko a Francúzsko 19. storočia, syrárstvo |
| °De | stupeň Delisla | 150 | Rusko 18. storočia, stupnica naopak |
| °N | stupeň Newtona | 0 | prvý pokus o stupnicu, 1701 |
| K | kelvin | 273,15 | vzťažný bod na porovnanie |
Kelvin a Celzius sa líšia len posunutím, Fahrenheit navyše veľkosťou stupňa. Vo vzorcoch, kde teplota vystupuje sama a nie ako rozdiel, sa hodí iba absolútna stupnica
03 · Rády veličín
od nanokelvinu k jadru hviezdyTopenie ľadu, 0 °C
04 · Meracie prístroje
Čím sa merajú stupne Celzia
Stĺpec liehu alebo galinstanu stúpa s teplotou: stupnica sa nanesie podľa dvoch pevných bodov a medzera sa rozdelí rovnakým dielom. Ortuť vytlačil z domácich prístrojov Minamatský dohovor, ale boli to práve ortuťové teplomery, ktoré dve storočia určovali, čo sa považuje za stupeň.
Odpor čistej platiny rastie s teplotou predvídateľne a opakovateľne, a preto práve tento teplomer slúži ako etalón v rozsahu od vodíka po striebro. Priemyselné Pt100 dá pri nule stupňov presne sto ohmov.
Spoj dvoch rôznych drôtov rodí napätie v milivoltoch, závislé od rozdielu teplôt spoja a prístroja. Je lacný, malý a znesie tisícpäťsto stupňov, preto sedí v peciach, turbínach aj rúrach.
Odčíta teplotu z vlastného infračerveného žiarenia telesa bez toho, aby sa ho dotkol. Údaj závisí od emisivity povrchu: lesklý kov prístroj podhodnotí, a to je hlavný zdroj chýb bezdotykovej termometrie.
05 · Pravidlá zápisu
Medzera pred značkou a žiadne „C°“
°C je zložená značka: znak stupňa tesne prilieha k veľkému latinskému C, kým medzi číslo a značku sa kladie nezlomiteľná medzera ako pri každej inej jednotke. Kelvin sa píše celkom bez znaku stupňa — odobrali mu ho v roku 1967.
Znak stupňa je samostatný znak U+00B0, nie horná nula ani písmeno „o“. Unicode má aj hotovú ligatúru ℃ (U+2103), ale normy odporúčajú písať dva znaky: ligatúra zle putuje medzi písmami a kazí hľadanie v texte. Záporné hodnoty sa píšu so znamienkom mínus U+2212, nie so spojovníkom.
06 · Susedné jednotky
Kelvin je najstarší v rodine: základná jednotka SI, od ktorej sa Celzius líši len polohou nuly. Fahrenheit si žije po svojom v troch krajinách; Rankine je absolútna stupnica s Fahrenheitovým stupňom.
ten istý stupeň, o nulu nižšie
teplota bežného života
USA, Bahamy, Belize
Z listov Simetria k stupňu Celzia priliehajú kelvin ako základná jednotka teploty, stupeň Fahrenheita a stupeň Rankina — anglo-americká dvojica, a ďalej joule, ktorým sa teplota spája s energiou pohybu častíc.
07 · Historický oddiel
Stupnica, ktorú obrátili po smrti jej tvorcu
Anders Celsius položil nulu na var vody a sto na topenie ľadu: čím chladnejšie, tým väčšie číslo. Logika bola meteorologická — v Uppsale takto záporné hodnoty takmer nikdy nevznikali.
Rok po Celziovej smrti stupnicu obrátili do podoby, ktorú poznáme. Autorstvo sa pripisuje tak Linnému, ktorý si objednal teplomer do skleníka, ako aj Mårtenovi Strömerovi, Celziovmu nástupcovi na hvezdárni; spoľahlivé svedectvá pre žiadneho z nich nie sú.
Do roku 1948 sa stupnica volala stostupňová, centigrade, ale vo francúzštine a španielčine to slovo znamenalo stotinu pravého uhla. Generálna konferencia dvojznačnosť uzavrela tým, že stupnici dala meno jej tvorcu.
Najprv bola stupnica predefinovaná trojným bodom vody, potom ITS-90 rozpísala praktické pevné body od vodíka po meď a v roku 2019 bol kelvin ukotvený Boltzmannovou konštantou. Var vody prestal byť definíciou a stal sa jednoducho faktom.
Nula stupnice nie je bodom topenia
Po predefinovaní kelvinom prestala byť nula stupňov Celzia z definície bodom topenia ľadu — je to teraz jednoducho 273,15 K. Pri normálnom tlaku sa ľad topí asi o desaťtisícinu stupňa nižšie a tento rozdiel nie je chyba merania, ale dôsledok toho, že definíciu odpútali od látky. Voda v bunke trojného bodu musí mať izotopové zloženie oceánskej vody: ťažké izotopy vodíka a kyslíka posúvajú bod o štvrť milikelvinu a norma zloženie predpisuje osobitne. Od roku 2019 nezostalo ani to: kelvin je zadaný číselnou hodnotou Boltzmannovej konštanty a bunky trojného bodu prešli z definície medzi pracovné etalóny, narovnako s bodmi tuhnutia gália, india a striebra.
Katalóg · meracie jednotky
List pre každú veličinu
Sedem základných jednotiek SI, dvadsaťdva odvodených s vlastnými názvami a jednotky mimo sústavy, bez ktorých sa nezaobíde technika ani bežný život. Každá má svoj list: definícia, prevod, prístroje, pravidlá zápisu. V 31 jazykoch.
Odvodené jednotky SI s vlastným názvom
otvorený list stupňa CelziaZákladné jednotky SI
terakotou — kelvin, z ktorého Celzius vzniká posunutímTeplotné stupnice, ktoré vyšli z používania
Jazyk listu
31 jazykov. Značka °C je medzinárodná, ale obvyklá stupnica bežného života nie: v prekladoch pre USA a Belize sa list otvára prevodom na Fahrenheity.