攝氏度
SI 導出單位 · 量:溫度
01 · 定義
攝氏度等於克耳文:步長相同,零點移位。溫度之差在兩種標度裏是同一個數,而溫度本身恰好相差 273.15。
歷史上這條標度由兩個定點確定:冰的融化和水的沸騰。下面那個穩得住——壓力只讓它移動千分之幾度。上面那個則完全穩不住:水在一百度沸騰,只發生在海平面,山上則明顯更早。正因如此,現代定義放棄了沸點,只給攝氏度留下唯一一處繫纜:它由克耳文定義,而克耳文自 2019 年起由波茲曼常數定義。
從二十度加熱到三十攝氏度,就是同樣的十克耳文;在熱工計算中,無論溫度本身用哪種標度給出,差值一律寫成克耳文。區別只出現在溫度單獨進入公式的地方:理想氣體狀態方程、黑體輻射、卡諾循環的效率。在那裏代入攝氏度是常見的錯誤,會得出荒唐的答案,因爲這些定律都從絕對零度起算。
02 · 換算
輸入一個溫度,檔案會把它鋪展到各條標度上
溫度不是用一個係數換算,而是用係數加平移:每條標度都有自己的零點和自己的度的大小。所以除克耳文與蘭金之外,任何一對標度的零都不會落到零上。
攝氏與華氏兩條標度恰好相交於一點:零下四十在兩者中意思相同。這源於華氏度只有攝氏度的九分之五,而兩條標度的零點相隔三十二格。克耳文與蘭金這一對則另有構造:零點共用,度的大小不同,因此二者之比恆定,等於一點八。
| 標度 | 名稱 | 數值 | 常見之處 |
|---|---|---|---|
| K | 克耳文,SI 基本單位 | 273.15 | 物理、天文、色溫 |
| °C | 攝氏度 | 0 | 天氣、醫學、工程 |
| °F | 華氏度 | 32 | 美國、巴哈馬、貝里斯、開曼羣島 |
| °Ra | 蘭金度 | 491.67 | 美國的熱工 |
| °Ré | 列氏度 | 0 | 十九世紀的俄國與法國,制酪 |
| °De | 德利爾度 | 150 | 十八世紀的俄國,標度反着來 |
| °N | 牛頓度 | 0 | 標度的第一次嘗試,1701 |
| K | 克耳文 | 273.15 | 用於比較的參照點 |
克耳文與攝氏只差一個平移,華氏還差在度的大小上。在溫度單獨出現而非以差值出現的公式裏,只有絕對標度才合用
03 · 數量級
從納克耳文到恆星內核冰的融化,0 °C
04 · 測量儀器
用什麼測量攝氏度
酒精或鎵銦錫合金的液柱隨溫度上升:刻度按兩個定點標出,中間等分。《水俁公約》把水銀逐出了家用器具,然而正是水銀溫度計在兩個世紀裏規定了什麼算作一度。
純鉑的電阻隨溫度上升,既可預測又可重複,所以正是這種溫度計在從氫到銀的區間充當基準。工業用 Pt100 在零度時恰好給出一百歐姆。
兩根不同金屬絲的結點產生毫伏級電壓,其大小取決於結點與儀表之間的溫差。它便宜、小巧,能耐一千五百度,所以裝在爐子、渦輪和烤箱裏。
它不接觸物體,只憑物體自身的紅外輻射讀出溫度。讀數取決於表面的發射率:光亮的金屬會被讀低,這是非接觸測溫最主要的誤差來源。
05 · 書寫規則
符號前留空格,絕不寫作「C°」
°C 是組合符號:度符號緊貼拉丁大寫 C,而數字與符號之間要加不斷行空格,與任何其他單位一樣。克耳文完全不寫度符號——1967 年把這個前綴從它身上取走了。
度符號是獨立字符 U+00B0,既不是上標零,也不是字母「o」。Unicode 裏還有現成的合體字 ℃(U+2103),但標準建議敲兩個字符:合體字在字體之間遷移不良,還會破壞文本檢索。負值用減號 U+2212 書寫,不用連字符。
06 · 相鄰單位
克耳文是這一家中的長者:SI 基本單位,攝氏度與它的差別只在零點的位置。華氏度在三個國家過着自己的日子;蘭金則是採用華氏度的絕對標度。
在 Simetrium 的檔案中 與攝氏度相鄰的有 克耳文 作爲溫度的基本單位, 華氏度 和 蘭金度 ——英美一對,還有 焦耳,溫度正是通過它與粒子運動的能量相聯繫。
07 · 歷史部分
在作者身後被倒過來的標度
安德斯·攝爾修斯把零放在水的沸騰處,把一百放在冰的融化處:越冷數字越大。其邏輯是氣象學的——在烏普薩拉,這樣幾乎從不會出現負值。
攝爾修斯去世一年後,標度被倒成我們熟悉的樣子。此舉被歸於爲溫室訂製溫度計的林奈,也被歸於攝爾修斯在天文臺的繼任者莫滕·斯特勒默;兩人都沒有可靠的證據。
1948 年以前這條標度叫百分度,centigrade,但在法語和西班牙語裏這個詞指直角的百分之一。國際計量大會把作者的名字給了這條標度,從而了結了歧義。
起初標度改用水的三相點重新定義,隨後 ITS-90 列出了從氫到銅的實用定點,2019 年克耳文被波茲曼常數固定下來。水的沸騰不再是定義,只剩下一個事實。
標度的零點並不是融點
經克耳文重新定義之後,零攝氏度按定義已不再是冰的融點——如今它就是 273.15 K。常壓下冰的融化大約低萬分之一度,而這個差別不是測量誤差,而是把定義與某種物質脫鉤的結果。三相點容器裏的水必須具有海水的同位素組成:氫和氧的重同位素會把這一點移動四分之一毫克耳文,標準另行規定了組成。2019 年以後連這一條也沒有了:克耳文由波茲曼常數的數值給定,三相點容器則從定義降爲工作基準,與鎵、銦、銀的凝固點並列。
目錄 · 計量單位
每個量都有一份檔案
七個國際單位制基本單位、二十二個有專名的導出單位,以及工程和日常都離不開的非國際制單位。每個單位一頁:定義、換算、儀器、書寫規則。共 31 種語言。
有專名的 SI 導出單位
攝氏度檔案已打開SI 基本單位
赭色者爲克耳文,攝氏度由它平移而來已經停用的溫標
檔案語言
31 種語言。符號 °C 是國際通用的,日常習慣的標度卻不是:在面向美國和貝里斯的譯本里,檔案以換算成華氏度開篇。