Stupeň Celsia

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání

Stupeň Celsia nebo Celsiův stupeň (značený °C) je jednotka teploty, kterou v roce 1742 vytvořil švédský astronom Anders Celsius. Hodnota 0 °C přibližně odpovídá teplotě tání a 100 °C teplotě varu vody při normálním tlaku. Přesně je dnes stupeň Celsia (jako odvozená jednotka soustavy SI)[1] definován pomocí základní jednotky kelvin: Rozdíl 1 °C se rovná rozdílu 1 K a teplota −273,15 °C (přesně) je absolutní nula (0 K). Kelvin se pak definuje pomocí Boltzmannovy konstanty zafixované na hodnotu k = 1,380649×10−23 J/K (přesně).

Historie definic[editovat | editovat zdroj]

Celsius původně v roce 1742 definoval stupnici obráceně: 100 °C pro teplotu tání ledu a 0 °C[2] pro teplotu varu vody (obojí při normálním tlaku).

Záhy další vědci (nezávisle na sobě Jean-Pierre Christin v roce 1743 a Carl Linné v roce 1744) stupnici otočili do dnešní podoby. Širokého přijetí se tedy dočkalo přiřazení 0 °C teplotě tání a 100 °C teplotě varu čisté vody při normálním tlaku, později upřesněném na 1 fyzikální atmosféru (101325 Pa přesně).

V polovině 20. století se definice zpřesnila přiřazením −273,15 °C absolutní nule (0 K, v roce 1948) a +0,01 °C teplotě trojného bodu čisté vody (273,16 K, v roce 1954), v souladu se zpřesněnou definicí kelvinu. Původní definice tedy platí již jen přibližně, ovšem pro běžné použití je její přesnost dostatečná. Teplota tání (0,000089(10) °C) a varu (99,9839 °C) vody[pozn. 1] se od té doby určují přesným měřením podle nové definice.

Další zpřesnění přišlo v roce 2005, kdy se specifikovalo, že voda pro určení trojného bodu má mít izotopové složení Vienna Standard Mean Ocean Water (VSMOW).

Nakonec při velkém zpřesnění definic základních jednotek soustavy SI v roce 2019 byla definice kelvinu i stupně Celsia pomocí vlastností vody opuštěna ve prospěch základních fyzikálních konstant. Konkrétně se zafixovala číselná hodnota Boltzmannovy konstanty na 1,380649×10−23 J/K (přesně) a využila se nová definice joulu. Převodní vztah mezi Celsiovou a termodynamickou stupnicí se při tom zachoval, takže 0 K nadále odpovídá −273,15 °C a rozdíl 1 K se rovná rozdílu 1 °C. Nyní se tedy i teplota trojného bodu vody určuje měřením. Ještě v roce 2020 však byla nerozlišitelná od hodnoty podle předchozí definice (+0,0100 °C).[3]

Převody na jiné stupnice[editovat | editovat zdroj]

Kelvinova absolutní stupnice[editovat | editovat zdroj]

T[K]  =  t[°C] + 273,15
t[°C]  =  T[K] − 273,15

Fahrenheitova stupnice[editovat | editovat zdroj]

t[°F]  =  95 t[°C] + 32
t[°C]  =  59 (t[°F] − 32)

Réaumurova stupnice[editovat | editovat zdroj]

t[°R]  =  45 t[°C]
t[°C]  =  54 t[°R]

Rankinova absolutní stupnice[editovat | editovat zdroj]

T[°Ra]  =  95 (t[°C] + 273,15)
t[°C]  =  59 T[°Ra] − 273,15
Klíčové body na různých teplotních stupnicích. Převody mezi stupnicemi platí přesně.
Popis Kelvinova
stupnice
Celsiova
stupnice
Fahrenheitova
stupnice
Rankinova
stupnice
Réaumurova
stupnice
Absolutní nula 0 K −273,15 °C −459,67 °F 0 °Ra −218,52 °R
Fahrenheitova nula[pozn. 2] 255,372 K −17,7 °C 0 °F 459,67 °Ra −14,2 °R
„Bod mrazu“[pozn. 3] 273,15 K 0 °C 32 °F 491,67 °Ra 0 °R
„Bod varu“[pozn. 3] 373,15 K 100 °C 212 °F 671,67 °Ra 80 °R
Rozdíl teplot o velikosti 1 °C 1 K 1 °C 1,8 °F 1,8 °Ra 0,8 °R

Pravopis[editovat | editovat zdroj]

Pro stupně Celsia platí stejná pravidla českého pravopisu jako pro zápis ostatních jednotek (jako procento či metr) s výjimkou úhlových stupňů, minut a vteřin. Měly by se tedy psát kolmým písmem (antikvou)[4] s mezerou mezi číselnou hodnotou a značkou jednotky, tedy např. 90 °C, a to i přesto, že značka úhlového stupně se připojuje k číselné hodnotě bez mezery (90° pravého úhlu).[5][4] Odpovídá to i mezinárodní konvenci, přijaté v rámci SI.[6]

Elektronický zápis[editovat | editovat zdroj]

Znak
Název v UnicoduDegree Celsius
Kódovánídechex
Unicode8451U+2103
UTF-8226 132 131e2 84 83
Číselná entita℃℃

Pro stupeň Celsia existuje samostatný symbol v Unicode „“ (U+2103). Kompatibilní normální formou NFKD i NFKC je dvojice symbolu stupně (°) a písmene C.[7] Tak se také značka běžně zapisuje, například na většině míst v tomto článku.

V typografickém systému TeX a jeho běžně používaném balíku LaTeX se používá (v matematickém módu definovaný) znak \circ v horním indexu. 1 °C se vysází pomocí $1\,^\circ{\rm C}$.[8] V LaTeXovém balíku gensymb je definován příkaz \celsius pro stupeň Celsia, který funguje v matematickém režimu i mimo něj,[9] a v balíku textcomp příkaz \textcelsius.[10] Analogicky jsou definovány příkazy \degree a \textdegree pro samotný stupeň.[11]

Poznámky[editovat | editovat zdroj]

  1. Uvedené hodnoty platí pro čistou vodu izotopového složení Vienna Standard Mean Ocean Water (VSMOW) při normálním tlaku.
  2. Původně nejnižší teplota dosažená Fahrenheitovými experimenty.
  3. a b Jde o klíčový bod původní definice Celsiovy stupnice. Přesné hodnoty vlastností čisté vody normálního izotopového složení při normálním tlaku se mírně liší: Teplota tání je 0,000089(10) °C a teplota varu je 99,9839 °C.[standardní odchylka?]

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. Tabulka odvozených koherentních jednotek v příručce SI. www.bipm.org [online]. [cit. 12-08-2010]. Dostupné v archivu pořízeném dne 18-06-2007. 
  2. Archivovaná kopie. fyzici.tvst.cz [online]. [cit. 2014-08-10]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2014-08-12. 
  3. International Association for the Properties of Water and Steam, IAPWS G5-01(2020), Guideline on the Use of Fundamental Physical Constants and Basic Constants of Water. Archivováno 2022-08-07.
  4. a b ČSN ISO 80000-1 (011300): Veličiny a jednotky - Část 1: Obecně. Datum účinnosti 1. 8. 2011.
  5. Internetová jazyková příručka. Značky, čísla a číslice: 3. Značky ve spojení s číselnými hodnotami
  6. SI Brochure: The International System of Units (SI). 9th edition, 2019. Kapitola 5.4.3: Formatting the value of a quantity Dostupné online (PDF) (anglicky)
  7. Normalizační tabulka Unicode pro latinku
  8. FAQ Ústavu fyziky a technologie Univerzity v Bergenu (Norsko). web.ift.uib.no [online]. [cit. 2014-01-10]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2013-12-26. 
  9. Manuál gensymb[nedostupný zdroj]
  10. Neoficiální seznam symbolů definovaných v textcomp. home.online.no [online]. [cit. 2014-01-10]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2015-09-06. 
  11. článek Degree symbol na anglické Wikipedii

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]