Skala Celsjusza

Historia

W 1742 roku Anders Celsius stworzył "odwróconą" wersję współczesnej skali temperatury Celsjusza. W tej skali zero oznaczało temperaturę wrzenia wody, a 100 - temperaturę topnienia lodu. W swojej pracy Obserwacje dwóch trwałych stopni na termometrze, napisał o swoich eksperymentach. Wykazał, że ciśnienie powietrza w zasadzie nie ma wpływu na temperaturę topnienia lodu. Lód zamieniał się w wodę w tej samej temperaturze, niezależnie od tego, czy znajdował się na poziomie morza, czy na górze. Nie dotyczyło to jednak temperatury wrzenia wody. Woda gotowałaby się łatwiej przy mniejszym ciśnieniu (na górze). Zdecydował, że zero na jego skali temperatury (punkt wrzenia wody) będzie ustawione na standardowym ciśnieniu barometrycznym na poziomie morza. Ciśnienie to znane jest jako jedna atmosfera. W 1954 r. Rezolucja 4 10-tej CGPM (Generalnej Konferencji Miar i Wag) ustaliła, czym dokładnie jest jedna atmosfera standardowa (101,325 kPa lub 14,6959 psi). 

W 1744 roku, roku śmierci Andersa Celsjusza, słynny szwedzki botanik Carolus Linnaeus (1707-1778) kupując swój pierwszy termometr użył odwróconej wersji skali Celsjusza. Była to skala, w której zero oznaczało temperaturę topnienia lodu, a 100 - temperaturę wrzenia wody, podobnie jak to robimy dzisiaj. Termometr Linneusza", który miał używać w swoich szklarniach, został wykonany na zamówienie przez Daniela Ekströma, wiodącego wówczas szwedzkiego producenta instrumentów naukowych. Warsztat Ekstöma znajdował się w piwnicy sztokholmskiego obserwatorium astronomicznego. Jak to często bywało w epoce przed nowoczesną komunikacją, wielu fizyków, naukowców i wytwórców przyrządów przypisuje sobie zasługę niezależnego wykonania tej samej skali pomiarowej; wśród nich byli Pehr Elvius, sekretarz Szwedzkiej Królewskiej Akademii Nauk (która posiadała warsztat produkujący przyrządy), z którym Linneusz również rozmawiał, Christin z Lyonu, Daniel Ekström, wytwórca przyrządów oraz Mårten Strömer (1707-1770), który studiował astronomię u Andersa Celsjusza.

Pierwszym znanym dokumentem podającym temperatury w tej nowoczesnej, "przyszłościowej" skali Celsjusza jest dokument Hortus Upsaliensis z 16 grudnia 1745 roku, który Linneusz napisał do swojego ucznia Samuela Naucléra. Linneusz opisał w nim temperatury panujące w oranżerii Ogrodu Botanicznego Uniwersytetu w Uppsali:

...ponieważ caldarium (gorąca część szklarni) przez kąt nachylenia okien, tylko od promieni słonecznych, uzyskuje takie ciepło, że termometr często dochodzi do 30 stopni, choć zapalony ogrodnik zwykle dba o to, by nie podnosił się do więcej niż 20-25 stopni, a zimą nie poniżej 15 stopni...

Przez następne 204 lata społeczności naukowe i termometryczne na całym świecie nazywały tę skalę "skalą Celsjusza". Temperatury w skali Celsjusza były często podawane jako "stopnie" lub "stopnie Celsjusza". Symbolem wartości temperatury w tej skali był °C (w różnych formatach na przestrzeni lat). Ponieważ nazwa "stopnie Celsjusza" była również hiszpańską i francuską nazwą jednostki miary kątowej (jedna setna kąta prostego) i miała podobne znaczenie w innych językach, termin "stopień centylowy" był używany, gdy wymagany był bardzo precyzyjny, jasny język w komunikacji międzynarodowej, na przykład przez Międzynarodowe Biuro Miar i Wag (BIPM). W roku 1948 na 9. konferencji CGPM (General Conference on Weights and Measures) oraz CIPM (International Committee for Weights and Measures) podjęto oficjalną decyzję o stosowaniu "stopnia Celsjusza" (symbol: °C).

Istniały trzy powody, dla których w 1948 roku zdecydowano się na użycie słowa Celsjusz:

1. Wszystkie popularne skale temperatury miałyby swoje jednostki nazwane na cześć kogoś blisko z nimi związanego - Kelvin, Celsjusz, Fahrenheit, Réaumur i Rankine.
2. Symbol °C, który przez wieki był używany w połączeniu z nazwą stopnie Celsjusza, mógł być nadal używany, ale teraz oznaczał Celsjusza. (Linneusz miał istotny udział we współczesnej skali, ale to Celsjusz pierwszy ją opracował).
3. Nowa nazwa oznaczała, że centyl mógł ponownie oznaczać jedynie francuskojęzyczną nazwę jednostki miary kątowej.

Musiały jednak minąć prawie dwie dekady, zanim w podręcznikach szkolnych zmieniono stopnie Celsjusza na stopnie Celsjusza, a wielu ludzi do dziś używa starej nazwy.

Przykłady

• W skali Celsjusza woda zamarza w temperaturze 0°, a wrze w temperaturze 100°.
• Temperatura pokojowa wynosi około 20 °C.
• Zero bezwzględne (najzimniejsza możliwa temperatura) wynosi -273,15 °C.
• Zimy na Antarktydzie mogą mieć temperaturę od -80 do -90°C.
• Temperatura ciała człowieka wynosi zazwyczaj 37 °C.

Przeliczniki temperatury

• Aby zamienić temperaturę wyrażoną w stopniach Celsjusza na kelwiny należy dodać 273,15. Na przykład, 0 stopni Celsjusza, czyli temperatura, w której woda zamarza, to 273,15 kelwinów.
• Aby zamienić temperaturę w kelwinach na stopnie Celsjusza, należy odjąć 273,15. Na przykład, 310 K to taka sama temperatura jak 36,85 °C, czyli temperatura ludzkiego ciała.
• Aby zamienić temperaturę wyrażoną w stopniach Celsjusza na stopnie Fahrenheita, należy pomnożyć ją przez 9/5 i dodać 32: F = (9/5)C + 32.
• Aby zamienić temperaturę wyrażoną w stopniach Fahrenheita na stopnie Celsjusza, należy odjąć 32 i pomnożyć wynik przez 5/9: C = (F - 32) * 5/9.