Tabla de Contenidos
Skala Celsjusza jest jedną z najczęściej używanych skal temperatur na całym świecie. Mierzy temperaturę w stopniach Celsjusza, reprezentowanych przez symbol °C, który pierwotnie był definiowany jako jedna setna różnicy temperatur między temperaturą zamarzania a temperaturą wrzenia wody.
Ta skala temperatur jest obecnie używana w prawie każdym kraju na świecie, z wyjątkiem pięciu, które nadal używają skali Fahrenheita. Ponadto jest to skala temperatur, która jest par excellence używana w naukach przyrodniczych.
Istnieje jednak druga skala, która zawsze pojawia się, gdy mówimy o skali Celsjusza, a jest to skala Celsjusza. Ale czy skala Celsjusza nie jest taka sama jak skala Celsjusza? Odpowiedź na to pytanie brzmi zarówno tak, jak i nie. Można powiedzieć, że stopnie Celsjusza to sposób, w jaki dawniej nazywano stopnie Celsjusza. Jednak związek między tymi dwiema jednostkami temperatury jest nieco bardziej złożony, ponieważ istnieje między nimi subtelna różnica, która jest przedmiotem tego artykułu.
Oryginalna skala Celsjusza lub skala Celsjusza
Wynalazek skali Celsjusza przypisuje się szwedzkiemu astronomowi i fizykowi Andersowi Celsjusza. Celsjusz zaproponował w 1742 roku skalę temperatur, która przyjmowała jako punkty odniesienia temperaturę topnienia lodu (lub, co jest tym samym, temperaturę zamarzania wody) i temperaturę wrzenia wody na poziomie morza, czyli pod ciśnieniem około 1 atm.
Celsjusza uznał, że temperatura wrzenia cieczy zmienia się wraz z ciśnieniem, więc jego sposób definiowania temperatury był znacznie bardziej powtarzalny niż ten, który Fahrenheit zdefiniował prawie 20 lat wcześniej.
Aby uprościć jego użycie i interpretację, Celsjusza zdecydował się podzielić wspomniany przedział temperatur przez 100 jednostek, które nazwał stopniami Celsjusza, co dosłownie oznacza podzielone przez 100 stopni. Wiele lat później i po jego śmierci (nawiasem mówiąc, nieco przedwczesnej w wieku 42 lat) nazwano je stopniami Celsjusza na jego cześć i w uznaniu jego licznego wkładu w naukę.
Jak dotąd wszystko wydaje się normalne i jasne jest, że stopnie Celsjusza i stopnie Celsjusza to właściwie to samo. Jest wysoce prawdopodobne, że ktokolwiek czyta ten artykuł, słyszał tę historię więcej niż raz. Istnieje jednak szczególna cecha dotycząca sposobu, w jaki Celsjusza zdefiniował swoją skalę; niewielu o tym wie, ponieważ jest to sprzeczne nie tylko z obecną definicją stopni Celsjusza, ale nawet ze zdrowym rozsądkiem.
Z jakiegoś niewytłumaczalnego powodu w swojej oryginalnej pracy Celsjusza zdefiniował temperaturę wrzenia wody jako 0 na swojej skali, a temperaturę zamarzania jako 100. Jest to zaskakujące i całkowicie sprzeczne z intuicją, ponieważ oczywiste jest, że wrząca woda ma wyższą temperaturę niż lód w temperaturze topnienia.
Wkład Karola Linneusza
Pomimo niewygodnego zdefiniowania punktów odniesienia skali, widoczny był potencjał uproszczenia interpretacji pomiarów temperatury za pomocą skali Celsjusza. Celsjusza zmarł dwa lata po opublikowaniu swojej skali temperatur i niemal natychmiast szwedzki taksonomista Karol Linneusz zaproponował to, o czym myśleli wówczas wszyscy naukowcy: aby odwrócić skalę Celsjusza. W ten sposób temperaturę topnienia wody ustalono na 0 na skali, a temperaturę wrzenia na 100.
Od tego momentu skala temperatur w stopniach Celsjusza zaczęła rozprzestrzeniać się w społeczności naukowej na całym świecie, a ostatecznie wśród reszty populacji.
Narodziny obecnej skali Celsjusza
Przez 200 lat skala temperatury wymyślona przez Celsjusza i odwrócona przez Linneusza nazywana była stopniem Celsjusza, jak nazwał ją jej twórca. Jednak w 1948 roku Generalna Konferencja Miar i Wag zaproponowała zmianę nazwy skali na stopnie Celsjusza na cześć jej twórcy.
Na tej samej konferencji zmieniono również punkty odniesienia skali. W rzeczywistości, począwszy od 1948 roku, nowa skala Celsjusza przestała być niezależną skalą temperatury z własnymi punktami odniesienia i zaczęła zależeć od bezwzględnej skali temperatury lub skali Kelvina. Skala ta jest zdefiniowana w oparciu o punkt potrójny wody (warunki temperatury i ciśnienia, w których współistnieją trzy fazy: stała, ciekła i gazowa).
Temperatura ta została zdefiniowana jako dokładnie 273,16 K, tak że normalna temperatura topnienia wody wynosiłaby 276,15 K. Obecnie ta temperatura jest definiowana jako zero w nowej skali Celsjusza, czyli 0°C.
Mówiąc najprościej, zero skali Celsjusza pozostaje takie samo jak oryginalna skala Celsjusza (tj. po odwróceniu Linneusza). Jednak drugim punktem odniesienia przestała być temperatura wrzenia wody, a stała się zerem termodynamicznej skali temperatur, czyli zerem absolutnym, odpowiadającym -273,15°C.
Wniosek
Stopnie Celsjusza i stopnie Celsjusza to dwie ściśle powiązane jednostki temperatury. Oryginalna koncepcja twórcy skali Celsjusza, Andersa Celsjusza, nie pokrywa się z tym, co obecnie powszechnie nazywamy stopniami Celsjusza, ani tym, co znamy jako stopnie Celsjusza. Dzieje się tak dlatego, że Celsjusza z jakiegoś powodu zdefiniował swoją skalę odwróconą, dając wartość 100 w punkcie zamarzania i 0 w punkcie wrzenia wody.
Mimo to fakt, że skala została „poprawiona” wkrótce po jej stworzeniu i stała się popularna w obecnej postaci, oznacza, że ta wczesna odwrócona forma skali Celsjusza została pogrzebana w annałach historii nauki.
Jednak nadal istnieje zasadnicza, choć subtelna różnica między poprawioną skalą Celsjusza, która była używana przez ponad 200 lat, a tym, co znamy dzisiaj jako skalę Celsjusza. Oryginał był niezależną skalą temperatur zdefiniowaną w kategoriach temperatur topnienia i wrzenia wody; podczas gdy druga, skala Celsjusza, jest skalą podrzędną skali Kelvina i dlatego nie zależy już od temperatur topnienia i wrzenia wody, ale od punktu potrójnego i zera bezwzględnego, które definiują wspomnianą bezwzględną skalę temperatury.
Mimo to nowa definicja stopni Celsjusza jest taka, że temperatura topnienia wody nadal wynosi zero na skali (0°C), a temperatura wrzenia nadal wynosi 100°C, co najmniej do drugiego miejsca po przecinku. . Z tego powodu nie ma znaczącej różnicy między dwiema jednostkami temperatury i ze względów praktycznych można ich używać zamiennie, tak jakby były tą samą jednostką.
Bibliografia
- Brannana. (2021, 1 kwietnia). Różnica między stopniami Celsjusza, Celsjusza i Fahrenheita? Pobrane z https://www.brannan.co.uk/celsius-centigrade-and-fahrenheit/
- MacDonald, J. (2016, 27 listopada). Dziedzictwo Andersa Celsjusza . Pobrane z https://daily.jstor.org/the-legacy-of-anders-celsius/
- Narodowy Instytut Standardów i Technologii. (2021a, 3 czerwca). Kelwin: Wprowadzenie . Pobrane z https://www.nist.gov/si-redefinition/kelvin-introduction
- Narodowy Instytut Standardów i Technologii. (2021b, 3 czerwca). SP 330 – Dodatek 1 . Pobrane z https://www.nist.gov/pml/special-publication-330/sp-330-appendix-1
- Narodowy Instytut Standardów i Technologii. (2021c, 12 lipca). Jednostki SI – Temperatura . Pobrane z https://www.nist.gov/pml/weights-and-measures/si-units-temperature
- Szampon, MA i Kyle, RA (1993). Anders Celsjusza — skala temperatury. Mayo Clinic Proceedings , 68 (11), 1125. Źródło: https://www.mayoclinicproceedings.org/article/S0025-6196(12)60910-0/fulltext#relatedArticles
- Dziki, S. (22 marca 2021). Co to jest temperatura? Fakty dotyczące skali Fahrenheita, Celsjusza i Kelvina . Pobrane z https://www.livescience.com/temperature.html
- Specjaliści Metrologii SAS Dlaczego stopnie Celsjusza, a nie stopnie Celsjusza? Pobrane z https://www.especialistasenmetrologia.com/por-que-calibrar-con-un-laboratorio-acreditado-4.html .
