Celsius
| santigrat derece ⓘ | |
|---|---|
 Santigrat derece cinsinden kalibre edilmiş bir termometre | |
| Genel bilgiler | |
| Birim sistemi | SI türetilmiş birim |
| Birimi | Sıcaklık |
| Sembol | °C |
| Adını | Anders Celsius |
| Dönüşümler | |
| x °C ... içinde | ... eşittir ... |
| SI temel birimleri | x + 273,15 K |
| İmparatorluk/ABD birimleri | 9/5x + 32 °F |
Santigrat derece, başlangıçta santigrat ölçeği olarak bilinen bir sıcaklık ölçeği olan Santigrat ölçeğinde bir sıcaklık birimidir. Celsius derecesi (sembol: °C), Celsius ölçeğindeki belirli bir sıcaklığı veya iki sıcaklık arasındaki farkı veya aralığı gösteren bir birimi ifade edebilir. Adını 1742 yılında benzer bir sıcaklık ölçeği geliştiren İsveçli astronom Anders Celsius'tan (1701-1744) almıştır. 1948'de Anders Celsius'u onurlandırmak için yeniden adlandırılmadan önce birim, 100 anlamına gelen Latince centum ve adımlar anlamına gelen gradus kelimelerinden gelen centigrade olarak adlandırılıyordu. Çoğu büyük ülke bu ölçeği kullanmaktadır; diğer büyük ölçek olan Fahrenheit ise halen Amerika Birleşik Devletleri, bazı ada bölgeleri ve Liberya'da kullanılmaktadır. Kelvin ölçeği bilimlerde kullanılır ve 0 K (-273,15 °C) mutlak sıfırı temsil eder. ⓘ
Celsius ölçeği 1743'ten beri suyun donma noktası için 0 °C ve 1 atm basınçta suyun kaynama noktası için 100 °C'yi temel almaktadır. 1743'ten önce değerler tersine çevrilmişti (yani kaynama noktası 0 derece ve donma noktası 100 dereceydi). 1743 ölçeğinin tersine çevrilmesi Jean-Pierre Christin tarafından önerilmiştir. ⓘ
Uluslararası anlaşmayla, 1954 ve 2019 yılları arasında birim santigrat derece ve Celsius ölçeği mutlak sıfır ve suyun üçlü noktası ile tanımlanmıştır. 2007 yılından sonra, bu tanımın kesin olarak tanımlanmış bir su standardı olan Viyana Standart Ortalama Okyanus Suyuna (VSMOW) atıfta bulunduğu açıklığa kavuşturulmuştur. Bu tanım aynı zamanda Celsius ölçeğini, K sembolü ile termodinamik sıcaklığın SI temel birimini tanımlayan Kelvin ölçeği ile kesin olarak ilişkilendirmiştir. Mümkün olan en düşük sıcaklık olan mutlak sıfır, tam olarak 0 K ve -273,15 °C olarak tanımlanmıştır. 19 Mayıs 2019 tarihine kadar suyun üçlü noktasının sıcaklığı tam olarak 273,16 K (0,01 °C) olarak tanımlanıyordu. Bu, bir santigrat derecelik sıcaklık farkı ile bir kelvinlik sıcaklık farkının tam olarak aynı olduğu anlamına gelir. ⓘ
20 Mayıs 2019'da kelvin, değeri artık VSMOW'un üçlü noktası ile tanımlanmak yerine Boltzmann sabitinin tanımı ile belirlenecek şekilde yeniden tanımlandı. Bu, üçlü noktanın artık tanımlanmış bir değer değil, ölçülen bir değer olduğu anlamına gelmektedir. Boltzmann sabitinin yeni tanımlanan kesin değeri, VSMOW üçlü noktasının ölçülen değerinin, çağdaş metrolojinin doğruluk sınırları dahilinde eski tanımlanan değerle tam olarak aynı olması için seçilmiştir. Santigrat derece tam olarak kelvine eşit kalır ve 0 K tam olarak -273.15 °C olarak kalır. ⓘ
| ilk ölçek | çevrilen ölçek | formül |
|---|---|---|
| Celsius | Fahrenheit | °F = °C × 1.8 + 32 |
| Fahrenheit | Celsius | °C = (°F – 32) / 1.8 |
| Celsius | Kelvin | °K = °C + 273.15 |
| Kelvin | Celsius | °C = °K – 273.15 |
Tarihçe
1742 yılında İsveçli astronom Anders Celsius (1701-1744) şu anda "Celsius" olarak bilinen ölçeğin tersi olan bir sıcaklık ölçeği yarattı: 0 suyun kaynama noktasını temsil ederken, 100 suyun donma noktasını temsil ediyordu. Bir termometre üzerinde iki kalıcı dereceye ilişkin gözlemler adlı makalesinde, buzun erime noktasının esasen basınçtan etkilenmediğini gösteren deneylerini anlattı. Ayrıca suyun kaynama noktasının atmosferik basıncın bir fonksiyonu olarak nasıl değiştiğini dikkate değer bir hassasiyetle belirledi. Sıcaklık ölçeğinin sıfır noktasının, yani kaynama noktasının, ortalama deniz seviyesindeki ortalama barometrik basınçta kalibre edilmesini önerdi. Bu basınç bir standart atmosfer olarak bilinmektedir. BIPM'in 1954'teki 10. Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı (CGPM) bir standart atmosferi tam olarak santimetrekare başına 1.013.250 dynes'e (101,325 kPa) eşit olarak tanımlamıştır. ⓘ
1743 yılında Lyon Akademisi'nin daimi sekreteri Lyonna'lı fizikçi Jean-Pierre Christin, 0 suyun donma noktasını ve 100 suyun kaynama noktasını temsil edecek şekilde Celsius ölçeğini ters çevirmiştir. Bazıları Christin'in Celsius'un orijinal ölçeğinin tersini bağımsız olarak icat ettiğine inanırken, diğerleri Christin'in sadece Celsius'un ölçeğini tersine çevirdiğine inanmaktadır. 19 Mayıs 1743'te, Pierre Casati adlı bir zanaatkar tarafından yapılan ve bu ölçeği kullanan "Lyon Termometresi" adlı cıvalı termometrenin tasarımını yayınladı. ⓘ
Anders Celsius'un ölümüne denk gelen 1744 yılında İsveçli botanikçi Carl Linnaeus (1707-1778) Celsius'un ölçeğini tersine çevirdi. Seralarında kullanmak üzere özel olarak yaptığı "linnaeus-termometresi", atölyesi Stockholm gözlemevinin bodrum katında bulunan, o dönemde İsveç'in önde gelen bilimsel alet yapımcısı Daniel Ekström tarafından yapılmıştır. Modern iletişimden önceki bu çağda sıklıkla olduğu gibi, çok sayıda fizikçi, bilim insanı ve alet yapımcısının aynı ölçeği bağımsız olarak geliştirdiği kabul edilir; bunlar arasında Linnaeus'un yazıştığı İsveç Kraliyet Bilimler Akademisi'nin (bir alet atölyesi vardı) sekreteri Pehr Elvius, alet yapımcısı Daniel Ekström [sv] ve Anders Celsius'un yanında astronomi eğitimi almış olan Mårten Strömer (1707-1770) vardı. ⓘ
Bu modern "ileri" Celsius ölçeğinde sıcaklıkları bildiren bilinen ilk İsveç belgesi, Linnaeus'un bir öğrencisi olan Samuel Nauclér'e yazdığı 16 Aralık 1745 tarihli Hortus Upsaliensis adlı makaledir. Bu yazıda Linnaeus, Uppsala Üniversitesi Botanik Bahçesi'ndeki portakal bahçesinin içindeki sıcaklıkları anlatmaktadır:
... caldarium (seranın sıcak kısmı) pencerelerin açısıyla, sadece güneş ışınlarından öyle bir ısı elde eder ki, termometre genellikle 30 dereceye ulaşır, ancak keskin bahçıvan genellikle 20 ila 25 dereceden fazla yükselmemesine ve kışın 15 derecenin altına düşmemesine dikkat eder ... ⓘ
Santigrata karşı Santigrat
19. yüzyıldan bu yana, dünya çapındaki bilim ve termometri toplulukları "santigrat ölçeği" ifadesini kullanmış ve sıcaklıklar genellikle basitçe "derece" olarak veya daha fazla spesifiklik istendiğinde, °C sembolüyle birlikte "santigrat derece" olarak rapor edilmiştir. ⓘ
Fransızca'da santigrat terimi, açısal ölçüm için kullanıldığında bir derecenin yüzde biri anlamına da gelmektedir. Santigrat derece terimi daha sonra sıcaklıklar için kullanılmaya başlanmış ancak Fransızca ve İspanyolca dillerinde gradyan (dik açının yüzde biri) anlamına geldiği için sorunlu olmuştur. Sıcaklık ve açısal ölçüm arasındaki karışıklık riski, 1948 yılında Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı ve Comité International des Poids et Mesures (CIPM) 9. toplantısında sıcaklık için "santigrat derece "nin resmen kabul edilmesiyle ortadan kalkmıştır. ⓘ
"Celsius" bilimsel çalışmalarda yaygın olarak kullanılan terim olsa da, "centigrade" İngilizce konuşulan ülkelerde, özellikle gayri resmi bağlamlarda yaygın olarak kullanılmaya devam etmektedir. ⓘ
Avustralya'da 1 Eylül 1972'den itibaren hava durumu raporlarında/tahminlerinde sıcaklık için sadece Santigrat ölçüleri verilirken, BBC tarafından yayınlanan hava durumu tahminlerinde "santigrat "tan "Santigrat "a geçilmesi Şubat 1985'e kadar gerçekleşmemiştir. ⓘ
Yaygın sıcaklıklar
Celsius ölçeğini diğer sıcaklık ölçekleriyle ilişkilendiren bazı temel sıcaklıklar aşağıdaki tabloda gösterilmektedir. ⓘ
| Kelvin | Celsius | Fahrenheit | Rankine | |
|---|---|---|---|---|
| Mutlak sıfır (tam olarak) | 0 K | |||
| 0 °R | ||||
| Sıvı nitrojenin kaynama noktası | 77.4 K | |||
| 139.3 °R | ||||
| Kuru buzun süblimleşme noktası | 195.1 K | |||
| 351.2 °R | ||||
| Celsius ve Fahrenheit ölçeklerinin kesişimi | 233.15 K | |||
| 419.67 °R | ||||
| H2O'nun erime noktası (saflaştırılmış buz) | 273.1499 K | |||
| 31.9998 °F | 491.6698 °R | |||
| Oda sıcaklığı (NIST standardı) | 293.15 K | 20.0 °C | 68.0 °F | 527.69 °R |
| Normal insan vücut sıcaklığı (ortalama) | 310.15 K | 37.0 °C | 98.6 °F | 558.27 °R |
| Suyun 1 atm'deki (101.325 kPa) kaynama noktası (yaklaşık: bkz. Kaynama noktası) |
373.1339 K | 99.9839 °C | 211.971 °F | 671.6410 °R |
İsim ve sembol dizgisi
"Santigrat derece", SI sıcaklık temel biriminin kelvin olduğu 1967 yılından bu yana tam birim adı büyük harf içeren tek SI birimi olmuştur ve büyük harfli derece Kelvin teriminin yerini almıştır. Çoğul şekli "santigrat derece "dir. ⓘ
Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçüler Bürosu'nun (BIPM) genel kuralı, sayısal değerin her zaman birimden önce gelmesi ve birimi sayıdan ayırmak için her zaman bir boşluk kullanılmasıdır, örneğin "30,2 °C" ("30,2°C" veya "30,2° C" değil). Bu kuralın tek istisnası, sayısal değer ile birim sembolü arasında boşluk bırakılmayan düzlem açısı için derece, dakika ve saniye birim sembolleridir (sırasıyla °, ′ ve ″). Diğer diller ve çeşitli yayınevleri farklı tipografik kuralları takip edebilir. ⓘ
Unicode karakter
Unicode, Celsius sembolünü U+2103 ℃ DEGREE CELSIUS kod noktasında sağlar. Ancak bu, eski kodlamalarla gidiş-dönüş uyumluluğu için sağlanan bir uyumluluk karakteridir. Çince gibi dikey olarak yazılmış Doğu Asya betiklerinin doğru şekilde oluşturulmasını sağlar. Unicode standardı bu karakterin kullanımını açıkça önermez: "Normal kullanımda, Santigrat derece "°C "yi U+2103 ℃ DERECE CELSIUS yerine U+00B0 ° DERECE İŞARETİ + U+0043 C LATİN BÜYÜK HARF C dizisi ile temsil etmek daha iyidir. Arama için bu iki diziyi aynı olarak değerlendirin." ⓘ
Sıcaklıklar ve aralıklar
Santigrat derece, birim adının ve sembolünün kullanımı açısından kelvin ile aynı kurallara tabidir. Bu nedenle, ölçeği boyunca belirli sıcaklıkları ifade etmenin yanı sıra (örneğin "Galyum 29,7646 °C'de erir" ve "Dışarıdaki sıcaklık 23 santigrat derecedir"), santigrat derece sıcaklık aralıklarını ifade etmek için de uygundur: sıcaklıklar arasındaki farklar veya belirsizlikler (örneğin "Isı eşanjörünün çıkışı 40 santigrat derece daha sıcaktır" ve "Standart belirsizliğimiz ±3 °C'dir"). Bu ikili kullanım nedeniyle, bir niceliğin bir sıcaklık aralığı olduğunu belirtmek için birim adına veya sembolüne güvenilmemelidir; niceliğin bir aralık olduğu bağlam veya açık ifade yoluyla açık olmalıdır. Bu durum bazen sıcaklık için °C ("Celsius derece" olarak telaffuz edilir) ve sıcaklık aralığı için C° ("Celsius derece" olarak telaffuz edilir) sembolü kullanılarak çözülür, ancak bu kullanım standart değildir. Aynı şeyi ifade etmenin bir başka yolu da literatürde yaygın olarak bulunabilen "40 °C ± 3 K "dir. ⓘ
Celsius ölçümü bir aralık sistemini takip eder, ancak bir oran sistemini takip etmez; ve mutlak bir ölçeği değil, göreceli bir ölçeği takip eder. Örneğin, 20 °C'deki bir cisim 10 °C'dekinin iki katı enerjiye sahip değildir; ve 0 °C en düşük Celsius değeri değildir. Bu nedenle, Santigrat derece kullanışlı bir aralık ölçümüdür ancak ağırlık veya mesafe gibi oran ölçülerinin özelliklerine sahip değildir. ⓘ
Kelvin ve Celsius ölçeklerinin bir arada bulunması
Bilimde ve mühendislikte, Celsius ölçeği ve Kelvin ölçeği genellikle yakın bağlamlarda birlikte kullanılır, örneğin "ölçülen bir değer 70 μK belirsizlikle 0,01023 °C idi". Bu uygulamaya izin verilebilir çünkü Santigrat derecesinin büyüklüğü Kelvin'inkine eşittir. "Bir sıcaklık aralığının Santigrat derece cinsinden de ifade edilebileceğini" belirten 13. CGPM'nin 3 numaralı kararının sağladığı resmi onaya rağmen, bir sıcaklık aralığını ifade etmek için Santigrat derecenin SI önekli formlarının ("μ°C" veya "mikrodegrees Celsius" gibi) kullanımı pek benimsenmediğinden, hem °C hem de K'yi aynı anda kullanma uygulaması bilim dünyasında yaygın olmaya devam etmektedir. ⓘ
Suyun erime ve kaynama noktaları
| Celsius'tan | Celsius'a | |
|---|---|---|
| Fahrenheit | [°F] = [°C] × 9⁄5 + 32 | [°C] = ([°F] - 32) × 5⁄9 |
| Kelvin | [K] = [°C] + 273.15 | [°C] = [K] - 273.15 |
| Rankine | [°R] = ([°C] + 273.15) × 9⁄5 | [°C] = ([°R] - 491,67) × 5⁄9 |
| Belirli sıcaklıklar yerine sıcaklık aralıkları için, 1 °C = 1 K = 9⁄5 °F = 9⁄5 °R Çeşitli sıcaklık ölçekleri arasında karşılaştırmalar | ||
Suyun erime ve kaynama noktaları artık Celsius ölçeğinin tanımının bir parçası değildir. 1948 yılında tanım, suyun üçlü noktasını kullanacak şekilde değiştirilmiştir. 2005 yılında tanım, üçlü nokta için kesin olarak tanımlanmış izotopik bileşime (VSMOW) sahip su kullanılacak şekilde daha da geliştirilmiştir. 2019'da tanım Boltzmann sabitini kullanacak şekilde değiştirilerek kelvin tanımı suyun özelliklerinden tamamen ayrıştırıldı. Bu resmi tanımların her biri, Celsius ölçeğinin sayısal değerlerini, zamanın metrolojisinin doğruluk sınırları dahilinde önceki tanımla aynı bıraktı. ⓘ
Suyun erime ve kaynama noktaları tanımın bir parçası olmaktan çıktığında, bunun yerine ölçülen büyüklükler haline geldiler. Bu durum üçlü nokta için de geçerlidir. ⓘ
1948 yılında 9. Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı'nın (CGPM) 3 numaralı kararında suyun üçlü noktasının bir tanımlama noktası olarak kullanılması ilk kez düşünüldüğünde, üçlü nokta suyun bilinen erime noktasından 0,01 °C daha büyük olmaya çok yakındı ve basitçe tam olarak 0,01 °C olarak tanımlandı. Ancak daha sonra yapılan ölçümler, VSMOW'un üçlü ve erime noktaları arasındaki farkın aslında 0,01 °C'den çok az (<0,001 °C) daha büyük olduğunu göstermiştir. Dolayısıyla, buzun gerçek erime noktası 0 °C'nin çok az (derecenin binde birinden daha az) altındadır. Ayrıca, suyun üçlü noktasının 273,16 K olarak tanımlanması, mutlak termodinamik sıcaklık ölçeği (mutlak sıfır referans alınarak) açısından her 1 °C'lik artışın büyüklüğünü kesin olarak tanımlamıştır. Şimdi suyun gerçek kaynama noktasından ayrıştırıldığında, "100 °C" değeri 0 °C'den - mutlak olarak - tam 373,15/273,15 kat daha sıcaktır (termodinamik olarak yaklaşık %36,61 daha sıcak). Kalibrasyon için iki nokta tanımına sıkı sıkıya bağlı kalındığında, VSMOW'un bir standart atmosfer basınç altındaki kaynama noktası aslında 373,1339 K'dir (99,9839 °C). ITS-90'a (birçok tanım noktasını içeren ve yüksek hassasiyetli enstrümantasyon için yaygın olarak kullanılan bir kalibrasyon standardı) göre kalibre edildiğinde, VSMOW'un kaynama noktası biraz daha düşük, yaklaşık 99,974 °C idi. ⓘ
Celsius ölçeğinin orijinal tanımı ile bir önceki tanım (mutlak sıfır ve üçlü noktaya dayalı) arasındaki 16,1 milikelvinlik bu kaynama noktası farkının günlük uygulamalarda çok az pratik anlamı vardır çünkü suyun kaynama noktası barometrik basınçtaki değişimlere karşı çok hassastır. Örneğin, sadece 28 cm'lik (11 inç) bir yükseklik değişimi kaynama noktasının bir milikelvin değişmesine neden olur. ⓘ