Градус Цельсия

Эта статья находится на начальном уровне проработки, в одной из её версий выборочно используется текст из источника, распространяемого под свободной лицензией
Материал из энциклопедии Руниверсалис
(перенаправлено с «Шкала Цельсия»)
Рисунок термометра, сделанный самим Цельсием, из статьи Observationer om twänne beständiga grader på en thermometer, 1742

Гра́дус Це́льсия (обозначение: °C) — широко распространённая единица температуры, применяемая в Международной системе единиц (СИ) наряду с кельвином[1]. Используется всеми странами, кроме США[2], Багамских Островов, Белиза, Каймановых Островов и Либерии.

Градус Цельсия назван в честь шведского учёного Андерса Цельсия, предложившего в 1742 году новую шкалу для измерения температуры[3].

Первоначальное определение градуса Цельсия зависело от определения стандартного атмосферного давления, потому что и температура кипения воды, и температура таяния льда зависят от этого параметра. Это не очень удобно для стандартизации единицы. Поэтому после принятия кельвина (K) в качестве основной единицы выражения температуры определение градуса Цельсия было пересмотрено.

Согласно современному определению, один градус Цельсия равен одному кельвину (K), а ноль шкалы Цельсия установлен таким образом, что температура тройной точки воды равна 0,01 °C. В итоге шкалы Цельсия и Кельвина сдвинуты на 273,15 единиц:

[math]\displaystyle{ t_C = t_K - 273{,}15 }[/math]

Терминология

В рамках Международной системы единиц (СИ) проводится различие между величиной «термодинамическая температура», выражаемой в кельвинах, и той величиной, которая выражается в градусах Цельсия. Основные международные и российские документы, содержащие описание единиц СИ и регламентирующие их использование, называют градус Цельсия не единицей температуры, а единицей температуры Цельсия (фр. température Celsius, англ. Celsius temperature). Этот термин используется в Брошюре СИ (фр. Brochure SI, англ. The SI Brochure), опубликованной Международным бюро мер и весов (МБМВ) и содержащей полное официальное описание СИ вместе с её толкованием. Он применяется в ГОСТ 8.417-2002 «Единицы физических величин» и в «Положении о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации», утверждённом Правительством РФ. В свою очередь температуру Цельсия (обозначение t) Брошюра СИ и ГОСТ 8.417-2002 определяют выражением t = T — T0, где T — термодинамическая температура, выражаемая в кельвинах, а T0 = 273,15 К[1][4][5].

В соответствии со сказанным градус Цельсия относится к производным единицам СИ, имеющим специальные наименования и обозначения.

История

В 1665 году голландский физик Христиан Гюйгенс вместе с английским физиком Робертом Гуком впервые предложили использовать в качестве отсчётных точек температурной шкалы точки таяния льда и кипения воды[6][неавторитетный источник?][7].

Ангел, держащий термометр со старой шкалой Цельсия. Фрагмент фронтисписа книги К. Линнея Hortus Cliffortianus, 1738

В 1742 году шведский астроном, геолог и метеоролог Андерс Цельсий (1701–1744) на основе этой идеи разработал новую температурную шкалу. Первоначально в ней за ноль была принята точка кипения воды, а за 100 °C — температура замерзания воды (точка плавления льда). Позже, уже после смерти Цельсия, его современники и соотечественники ботаник Карл Линней и астроном Мортен Штремер использовали эту шкалу в перевёрнутом виде (за 0 °C стали принимать температуру таяния льда, а за 100 °C — кипения воды). В таком виде шкала и используется до нашего времени.

По одним сведениям, Цельсий сам перевернул свою шкалу по совету Штремера[8]. По другим сведениям, шкалу перевернул Карл Линней в 1745 году. А по третьим — шкалу перевернул преемник Цельсия Мортен Штремер, и в XVIII веке такой термометр был широко распространён под названием «шведский термометр», а в самой Швеции — под именем Штремера, но известнейший шведский химик Йёнс Якоб Берце́лиус в своём труде «Руководство по химии» назвал шкалу «Цельсиевой» и с тех пор стоградусная шкала стала носить имя Андерса Цельсия[6]. Однако чаще шкалу именовали просто стоградусной шкалой (англ. и фр. centigrade). Официально наименование градус Цельсия принято на IX Генеральной конференции по мерам и весам в 1948 году.

Цельсий в своей работе «Наблюдения двух фиксированных положений на термометре» (швед. Observationer om twänne beständiga grader på en thermometer) рассказал о своих экспериментах, показывающих, что температура таяния льда (0 °C) не зависит от давления. Он также определил с удивительной точностью, как температура кипения воды варьировалась в зависимости от атмосферного давления. Он предположил, что отметку 100 °C (точку кипения воды) можно откалибровать, зная, на каком уровне относительно поверхности моря находится термометр.

Шкала Цельсия линейна в интервале от 0 до 100 °C и также линейно продолжается в области ниже 0 °C и выше 100 °C. Линейность является основной проблемой при точных измерениях температуры. Достаточно упомянуть, что классический термометр, заполненный водой, невозможно разметить для температур ниже 4 °C, так как в этом диапазоне вода начинает снова расширяться при охлаждении.

Некоторые основные температуры

кельвин градус Цельсия градус Фаренгейта
Абсолютный ноль 0 K −273,15 °C −459,67 °F
Температура кипения жидкого азота 77,4 K −195,8 °C[9] −320,3 °F
Сублимация (переход из твёрдого состояния в газообразное) сухого льда 195,1 K −78 °C −108,4 °F
Точка пересечения шкал Цельсия и Фаренгейта 233,15 K −40 °C −40 °F
Температура плавления льда 273,1499 K −0,0001 °C[10] 31,99982 °F
Тройная точка воды 273,16 K 0,01 °C 32,018 °F
Нормальная температура человеческого тела[11] 310 K 36,6 °C 97,9 °F
Температура кипения воды при давлении в 1 атмосферу (101,325 кПа) 373,1339 K 99,9839 °C[10] 211,971 °F

Диаграмма перевода температур

Примечания

  1. ↑ 1,0 1,1 Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации. Архивная копия от 2 ноября 2013 на Wayback Machine Утверждено Постановлением Правительства РФ от 31 октября 2009 г. № 879
  2. ↑ Why Americans still use Fahrenheit long after everyone else switched to Celsius Архивная копия от 6 апреля 2019 на Wayback Machine // vox.com.
  3. ↑ Дойников А. С. Цельсия шкала // Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая российская энциклопедия, 1999. — Т. 5: Стробоскопические приборы — Яркость. — С. 424. — 692 с. — 20 000 экз. — ISBN 5-85270-101-7.
  4. ↑ The International System of Units (SI) / Bureau International des Poids et Mesures. — Paris, 2006. — P. 114. — ISBN 92-822-2213-6. Архивная копия от 5 ноября 2013 на Wayback Machine (англ.)
  5. ↑ ГОСТ 8.417—2002. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин
  6. ↑ 6,0 6,1 Сайт «МАСТЕР КИТ» (недоступная ссылка). Журнал «Радиодело» 2005`04, статья «О Цельсии бедном замолвите слово», автор М. Лебедев.
  7. ↑ Заметка Архивная копия от 3 августа 2017 на Wayback Machine. Автор Н. Филипецкий
  8. ↑ Склярова Е. К., ‎Дергоусова Т. Г., ‎Жаров Л. В. Первые медицинские и фармацевтические приборы // История фармации: краткий курс. — Ростов н/Д : Фенкс, 2015. — С. 119. — (Шпаргалки).
  9. ↑ Lide, D.R., ed. (1990—1991). Handbook of Chemistry and Physics (Справочник по химии и физике). 71st ed. CRC Press. p. 4-22.
  10. ↑ 10,0 10,1 Температурные шкалы — Шкала Цельсия и Кельвин // Университет Алабамы в Хантсвилле  (недоступная ссылка)
  11. ↑ Elert, Glenn (2005). Температура здорового человека Архивировано 26 сентября 2010 года. The Physics Factbook. Retrieved 2007-08-22.

Ссылки

Источник — https://xn--h1ajim.xn--p1ai/index.php?title=Градус_Цельсия&oldid=11412580