Celsius -Celsius

Graus Celsius
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Um termômetro calibrado em graus Celsius
Informação geral
Sistema de unidades unidade derivada do SI
Unidade de Temperatura
Símbolo °C
Nomeado após Anders Celsius
Conversões
x  °C em ... ... é igual a ...
   unidades básicas do SI    x + 273,15  K
   Unidades imperiais / dos EUA     9/5x + 32  °F

O grau Celsius é uma unidade de temperatura na escala Celsius , uma escala de temperatura originalmente conhecida como escala centígrada . O grau Celsius (símbolo: °C ) pode se referir a uma temperatura específica na escala Celsius ou a uma unidade para indicar uma diferença ou intervalo entre duas temperaturas. É nomeado após o astrônomo sueco Anders Celsius (1701-1744), que desenvolveu uma escala de temperatura semelhante em 1742. Antes de ser renomeado para homenagear Anders Celsius em 1948, a unidade foi chamada centígrado , do latim centum , que significa 100, e graduados, que significa passos. A maioria dos principais países usa essa escala; a outra escala maior, Fahrenheit , ainda é usada nos Estados Unidos, em alguns territórios insulares e na Libéria . A escala Kelvin é de uso nas ciências, com 0 K (-273,15 °C) representando o zero absoluto .

Desde 1743, a escala Celsius foi baseada em 0 °C para o ponto de congelamento da água e 100 °C para o ponto de ebulição da água a 1  atm de pressão. Antes de 1743, os valores eram invertidos (ou seja, o ponto de ebulição era 0 graus e o ponto de congelamento era 100 graus). A inversão da escala de 1743 foi proposta por Jean-Pierre Christin .

Por acordo internacional, entre 1954 e 2019 a unidade grau Celsius e a escala Celsius foram definidas pelo zero absoluto e o ponto triplo da água. Após 2007, foi esclarecido que esta definição se referia ao Padrão de Viena da Água Média do Oceano (VSMOW), um padrão de água definido com precisão. Essa definição também relacionou precisamente a escala Celsius à escala Kelvin , que define a unidade de base SI de temperatura termodinâmica com o símbolo K. O zero absoluto, a menor temperatura possível, é definido como exatamente 0 K e -273,15 °C. Até 19 de maio de 2019, a temperatura do ponto triplo da água era definida como exatamente 273,16 K (0,01 °C). Isso significa que uma diferença de temperatura de um grau Celsius e a de um kelvin são exatamente as mesmas.

Em 20 de maio de 2019, o kelvin foi redefinido para que seu valor agora seja determinado pela definição da constante de Boltzmann , em vez de ser definido pelo ponto triplo de VSMOW. Isso significa que o ponto triplo agora é um valor medido, não um valor definido. O valor exato recém-definido da constante de Boltzmann foi selecionado para que o valor medido do ponto triplo VSMOW seja exatamente o mesmo que o valor definido mais antigo dentro dos limites de precisão da metrologia contemporânea . O grau Celsius permanece exatamente igual ao kelvin, e 0 K permanece exatamente -273,15°C.

História

Uma ilustração do termômetro original de Anders Celsius . Observe a escala invertida, onde 100 é o ponto de congelamento da água e 0 é o ponto de ebulição.

Em 1742, o astrônomo sueco Anders Celsius (1701-1744) criou uma escala de temperatura que era o inverso da escala agora conhecida como "Celsius": 0 representava o ponto de ebulição da água, enquanto 100 representava o ponto de congelamento da água. Em seu artigo Observações de dois graus persistentes em um termômetro , ele relatou seus experimentos mostrando que o ponto de fusão do gelo não é essencialmente afetado pela pressão. Ele também determinou com notável precisão como o ponto de ebulição da água variava em função da pressão atmosférica. Ele propôs que o ponto zero de sua escala de temperatura, sendo o ponto de ebulição, seria calibrado na pressão barométrica média ao nível médio do mar. Esta pressão é conhecida como uma atmosfera padrão . A 10ª Conferência Geral de Pesos e Medidas do BIPM (CGPM) em 1954 definiu uma atmosfera padrão para igualar precisamente 1.013.250 dinas por centímetro quadrado (101,325  kPa ).

Em 1743, o físico lionês Jean-Pierre Christin , secretário permanente da Academia de Lyon , inverteu a escala Celsius para que 0 representasse o ponto de congelamento da água e 100 representasse o ponto de ebulição da água. Alguns creditam Christin por inventar independentemente o reverso da escala original de Celsius, enquanto outros acreditam que Christin apenas inverteu a escala de Celsius. Em 19 de maio de 1743 publicou o projeto de um termômetro de mercúrio , o "Termômetro de Lyon" construído pelo artesão Pierre Casati que utilizou esta escala.

Em 1744, coincidente com a morte de Anders Celsius, o botânico sueco Carl Linnaeus (1707-1778) inverteu a escala de Celsius. Seu "termômetro linnaeus" feito sob medida, para uso em suas estufas, foi feito por Daniel Ekström, o principal fabricante de instrumentos científicos da Suécia na época, cuja oficina estava localizada no porão do observatório de Estocolmo. Como muitas vezes aconteceu nesta época antes das comunicações modernas, vários físicos, cientistas e fabricantes de instrumentos são creditados por terem desenvolvido independentemente essa mesma escala; entre eles estava Pehr Elvius, o secretário da Real Academia Sueca de Ciências (que tinha uma oficina de instrumentos) e com quem Linnaeus se correspondia; Daniel Ekström , o fabricante de instrumentos; e Mårten Strömer (1707–1770), que estudou astronomia com Anders Celsius.

O primeiro documento sueco conhecido relatando temperaturas nesta moderna escala Celsius "avançada" é o artigo Hortus Upsaliensis , datado de 16 de dezembro de 1745, que Linnaeus escreveu a um aluno seu, Samuel Nauclér. Nele, Linnaeus relatou as temperaturas dentro do laranjal no Jardim Botânico da Universidade de Uppsala :

...  já que o caldário (a parte quente da estufa) pelo ângulo das janelas, apenas pelos raios do sol, obtém tal calor que o termômetro muitas vezes chega a 30 graus, embora o jardineiro afiado geralmente tome cuidado para não deixar sobe para mais de 20 a 25 graus, e no inverno não sob 15 graus  ...

Centígrados vis-à-vis Celsius

  Países que usam Fahrenheit (°F).
  Países que usam Fahrenheit (°F) e Celsius (°C).
  Países que usam Celsius (°C).

Desde o século 19, as comunidades científicas e termométricas em todo o mundo usam a frase "escala centígrada" e as temperaturas eram frequentemente relatadas simplesmente como "graus" ou, quando se desejava maior especificidade, como "graus centígrados", com o símbolo °C.

Na língua francesa, o termo centígrado também significa um centésimo de gradiano , quando usado para medição angular . O termo grau centesimal foi introduzido posteriormente para temperaturas, mas também foi problemático, pois significa gradiano (um centésimo de um ângulo reto) nas línguas francesa e espanhola. O risco de confusão entre temperatura e medição angular foi eliminado em 1948, quando a 9ª reunião da Conferência Geral de Pesos e Medidas e o Comitê Internacional de Poids et Mesures (CIPM) adotaram formalmente o "grau Celsius" para temperatura.

Enquanto "Celsius" é o termo comumente usado em trabalhos científicos, "centígrado" permanece em uso comum em países de língua inglesa, especialmente em contextos informais.

Enquanto na Austrália a partir de 1 de setembro de 1972, apenas as medições Celsius foram dadas para a temperatura em relatórios/previsões meteorológicas, não foi até fevereiro de 1985 que as previsões meteorológicas emitidas pela BBC mudaram de "centígrado" para "Celsius".

Temperaturas comuns

Algumas temperaturas chave que relacionam a escala Celsius com outras escalas de temperatura são mostradas na tabela abaixo.

Relações de escala chave
Kelvin Celsius Fahrenheit Rankine
Zero absoluto (exatamente) 0K -273,15°C -459,67 °F 0°R
Ponto de ebulição do nitrogênio líquido 77,4K -195,8°C -320,4°F 139,3°R
Ponto de sublimação do gelo seco 195,1 mil -78°C -108,4 °F 351,2°R
Intersecção das escalas Celsius e Fahrenheit 233,15K -40°C -40°F 419,67°R
Ponto de fusão de H 2 O (gelo purificado) 273,1499K -0,0001°C 31,9998 °F 491,6698°R
Temperatura ambiente (padrão NIST) 293,15 mil 20,0°C 68,0 °F 527,69°R
Temperatura normal do corpo humano (média) 310,15K 37,0°C 98,6°F 558,27°R
Ponto de ebulição da água a 1 atm (101,325 kPa)
(aproximado: veja Ponto de ebulição )
373,1339K 99,9839°C 211,971 °F 671,6410°R

Composição de nomes e símbolos

O "grau Celsius" tem sido a única unidade do SI cujo nome completo da unidade contém uma letra maiúscula desde 1967, quando a unidade base do SI para temperatura se tornou o kelvin , substituindo o termo em maiúscula graus Kelvin . A forma plural é "graus Celsius".

A regra geral do Bureau Internacional de Pesos e Medidas (BIPM) é que o valor numérico sempre precede a unidade, e um espaço é sempre usado para separar a unidade do número, por exemplo, "30,2 °C" (não "30,2 °C " ou "30,2°C"). As únicas exceções a esta regra são para os símbolos de unidade para grau , minuto e segundo para ângulo plano (°, ′ e ″, respectivamente), para os quais não há espaço entre o valor numérico e o símbolo da unidade. Outras línguas, e várias editoras, podem seguir diferentes regras tipográficas.

Caractere Unicode

Unicode fornece o símbolo Celsius no ponto de código U+2103 DEGREE CELSIUS . No entanto, este é um caractere de compatibilidade fornecido para compatibilidade de ida e volta com codificações herdadas. Ele permite facilmente a renderização correta para scripts do Leste Asiático escritos verticalmente, como o chinês. O padrão Unicode desencoraja explicitamente o uso deste caractere: "No uso normal, é melhor representar graus Celsius "°C" com uma sequência de U+00B0 ° SINAL DE GRAU + U+0043 C LATIN CAPITAL LETTER C , em vez de U +2103 GRAU CELSIUS . Para pesquisar, trate essas duas sequências como idênticas."

Temperaturas e intervalos

O grau Celsius está sujeito às mesmas regras que o kelvin no que diz respeito ao uso de seu nome e símbolo de unidade. Assim, além de expressar temperaturas específicas ao longo de sua escala (por exemplo, " Gálio derrete a 29,7646 °C" e "A temperatura externa é de 23 graus Celsius"), o grau Celsius também é adequado para expressar intervalos de temperatura : diferenças entre temperaturas ou suas incertezas (por exemplo , "A saída do trocador de calor é mais quente em 40 graus Celsius" e "Nossa incerteza padrão é ±3 °C"). Devido a esse uso duplo, não se deve confiar no nome da unidade ou em seu símbolo para indicar que uma quantidade é um intervalo de temperatura; deve ser inequívoco por meio de contexto ou declaração explícita de que a quantidade é um intervalo. Isso às vezes é resolvido usando o símbolo °C (pronunciado "graus Celsius") para uma temperatura e C° (pronunciado "graus Celsius") para um intervalo de temperatura, embora esse uso não seja padrão. Outra forma de expressar o mesmo é "40 °C ± 3 K" , que pode ser comumente encontrado na literatura.

A medição Celsius segue um sistema de intervalo, mas não um sistema de razão ; e segue uma escala relativa e não uma escala absoluta. Por exemplo, um objeto a 20°C não tem o dobro da energia de quando está a 10°C; e 0 °C não é o valor Celsius mais baixo. Assim, graus Celsius é uma medida de intervalo útil, mas não possui as características de medidas de razão, como peso ou distância.

Coexistência de escalas Kelvin e Celsius

Na ciência e na engenharia, a escala Celsius e a escala Kelvin são frequentemente usadas em combinação em contextos próximos, por exemplo, "um valor medido foi 0,01023 °C com uma incerteza de 70 μK". Esta prática é permitida porque a magnitude do grau Celsius é igual à do kelvin. Não obstante o endosso oficial proporcionado pela decisão n. 3 da Resolução 3 da 13ª CGPM, que afirmava que "um intervalo de temperatura também pode ser expresso em graus Celsius", a prática de usar simultaneamente °C e K permanece difundida em todo o mundo científico, pois o uso de formas prefixadas no SI da graus Celsius (como "μ°C" ou "micrograus Celsius") para expressar um intervalo de temperatura não foi bem adotado.

Pontos de fusão e ebulição da água

Fórmulas de conversão de temperatura Celsius
de Celsius para Celsius
Fahrenheit [°F] = [°C] ×  95  + 32 [°C] = ([°F] - 32) ×  59
Kelvin [K] = [°C] + 273,15 [°C] = [K] - 273,15
Rankine [°R] = ([°C] + 273,15) ×  95 [°C] = ([°R] − 491,67) ×  59
Para intervalos de temperatura em vez de temperaturas específicas,
1 °C = 1 K = 95  °F = 95  °R
Comparações entre várias escalas de temperatura

Os pontos de fusão e ebulição da água não fazem mais parte da definição da escala Celsius. Em 1948, a definição foi alterada para usar o ponto triplo da água. Em 2005, a definição foi refinada para usar água com composição isotópica precisamente definida (VSMOW) para o ponto triplo. Em 2019, a definição foi alterada para usar a constante de Boltzmann , dissociando completamente a definição do kelvin das propriedades da água . Cada uma dessas definições formais deixou os valores numéricos da escala Celsius idênticos à definição anterior dentro dos limites de precisão da metrologia da época.

Quando os pontos de fusão e ebulição da água deixaram de fazer parte da definição, passaram a ser quantidades medidas. Isso também é verdade para o ponto triplo.

Em 1948, quando a 9ª Conferência Geral de Pesos e Medidas ( CGPM ) na Resolução 3 considerou pela primeira vez o uso do ponto triplo da água como ponto definidor, o ponto triplo estava tão próximo de ser 0,01°C maior que o ponto de fusão conhecido da água, foi simplesmente definido como precisamente 0,01 °C. No entanto, medições posteriores mostraram que a diferença entre os pontos triplo e de fusão do VSMOW é, na verdade, muito ligeiramente (<0,001 °C) superior a 0,01 °C. Assim, o ponto de fusão real do gelo é muito ligeiramente (menos de um milésimo de grau) abaixo de 0 ° C. Além disso, definir o ponto triplo da água em 273,16 K definiu com precisão a magnitude de cada incremento de 1 °C em termos da escala de temperatura termodinâmica absoluta (referenciando o zero absoluto). Agora desacoplado do ponto de ebulição real da água, o valor "100 °C" é mais quente que 0 °C – em termos absolutos – por um fator de precisamente 373,15/273,15(aproximadamente 36,61% termodinamicamente mais quente). Ao aderir estritamente à definição de dois pontos para calibração, o ponto de ebulição do VSMOW sob uma atmosfera padrão de pressão foi na verdade 373,1339 K (99,9839 °C). Quando calibrado para ITS-90 (um padrão de calibração que compreende muitos pontos de definição e comumente usado para instrumentação de alta precisão), o ponto de ebulição do VSMOW foi um pouco menor, cerca de 99,974 °C.

Essa diferença de ponto de ebulição de 16,1 milikelvins entre a definição original da escala Celsius e a anterior (baseada no zero absoluto e no ponto triplo) tem pouco significado prático em aplicações cotidianas comuns porque o ponto de ebulição da água é muito sensível às variações da pressão barométrica . Por exemplo, uma mudança de altitude de apenas 28 cm (11 in) faz com que o ponto de ebulição mude em um milikelvin.

Veja também

Notas

Referências

links externos

A definição do dicionário de Celsius no Wikcionário