Градус Целзий

Емблема за пояснителна страница Тази статия е за единицата. За шведския астроном вижте Андерс Целзий.
Celsius original thermometer
Направена от самия Целзий рисунка на термо-метъра с оригинал-ната скала

Градус Целзий (означение °C) е единица за измерване на температура. Наименувана е на шведския астроном Андерс Целзий (Anders Celsius) (1701 – 1744), който пръв предлага подобна система през 1742 г. Използва се в Международната система единици (SI) наред с келвина (K).

По ска̀лата на Целзий 0,01 °C е тройната точка на водата, а един градус е 1/273,16 част от температурната разлика между тройната точка на водата и абсолютната нула. Преди 1954 г. ска̀лата е дефинирана с точката на замръзване на водата (0 °C) и точката ѝ на кипене (100 °C) при атмосферно налягане от 1 атмосфера.

Първоначалното определение на градус Целзий зависело от определението на стандартното атмосферно налягане, тъй като и температурата на кипене на водата, и температурата на топене на леда зависят от налягането. Това не е много удобно за стандартизация на единица за измерване. Затова, след приемането на келвина (K) като основна единица за измерване на температурата, определението за градус Целзий е преразгледано.

Съгласно съвременното определение, един градус Целзий е равен на един келвин (K), но нулата от скалата на Целзий е установена така, че температурата на тройната точка на водата е равна на 0,01 °C. В резултат, скалите на Целзий и на Келвин са отместени на 273,15 единици:

[1]

История

В оригиналната скала, предложена от Андерс Целзий през 1742 г. в статията му Observations about two fixed degrees on a thermometer, температура на кипене на водата при налягане 1 атмосфера е дефинирана като 0 градуса, а температурата на замръзване – 100 градуса, за разлика от модерната ска̀ла, където е точно обратното. Промяната е направена малко след смъртта му, отчасти поради натиска на Даниел Лежимън Есктрьом – шведски производител на термометри, използвани от Целзий.

Наименование

Единицата градус Целзий е друго (специално) наименование на единицата келвин от международната система единици, т.е. 1 °C = 1 K. При тази единица се използва пълното ѝ наименование („градус Целзий“, а не просто „Целзий“). Принципно представките от системата биха могли да се използват, но на практика това не става (ISO 80000). Означението (символът) °C, както всички означения на единиците от SI, се пише разделено от цифрата (напр. 17 °C, а не 17°C).

Формули за превръщане на температурни единици
Изходни Целеви Формула
градуси Целзий градуси Фаренхайт °F = °C × 1,8 + 32
градуси Фаренхайт градуси Целзий °C = (°F – 32) / 1,8
градуси Целзий келвини K = °C + 273,15
келвини градуси Целзий °C = K – 273,15
Калкулатор за конвертиране на температурни единици

Приложение

20050501 1315 2558-Bimetall-Zeigerthermometer
Термометър с биметална пластина, използващ скалата на Целзий

Ска̀лата на Целзий е без съмнение най-разпространената температурна ска̀ла в света. Тя се използва от всички страни с изключение на САЩ и Ямайка, където ска̀лата Фаренхайт продължава да бъде предпочитана в бита, но е до голяма степен изместена от Целзиевата ска̀ла в редица приложения, сред които са космическите изследвания (например НАСА), авиацията, науката, както и военното дело.

Във Великобритания официалната мерна единица за температура също е градус Целзий. Тя е широко използвана от правителството и медиите, но някои по-възрастни британци все още предпочитат да използват старата ска̀ла Фаренхайт.

Източници

  1. The International System of Units (SI) (брошура) ((en))

Външни препратки

Андерс Целзий

Андерс Целзий (на шведски: Anders Celsius) е шведски астроном, математик и физик. Той предлага ска̀лата за измерване на температурата спрямо тройната точка на водата, която впоследствие получава неговото име – Градус Целзий.

Градус

Градус (от латински „gradus“ – стъпка, степен) може да се отнася до:

Градус – единица за измерване на ъгли или дъги, изписва се със символа °, непосредствено след стойността (например ъгъл 90° е прав ъгъл)

Градус – единица за измерване на температура, посредством термометър в различни скали (изписва се със символа °, разделен с интервал от стойността):

Целзий (°C) – най-използваната температурна скала в ежедневието, където 0 °C е температурата на замръзване на водата, а 100 °C е нейната температура на кипене.

Фаренхайт (°F) – температурна скала, популярна в САЩ. Тъй като искал да избегне отрицателни стойности за нуждите на метеорологията, за 0 °F избрал предполагаемата най-ниска външна атмосферна температура (-17,778 °C). За горна точка, според някои мнения, е избрал 100 °F (37,778 °C), което е температурата на кон, според други избрал 96 °F (35,556 °C), като средна човешка температура, защото 96 се дели лесно без остатък на много делители.

Ранкин (°R) – версия на скалата на Келвин, но ползвайки деленията на Фаренхайт, като 0 °R e -459,667 °F.

Нютон (°N) – скала, при която 0 °N е температура на замръзване на водата (0 °C), а 33 °N е температура на кипене на водата (100 °C).

Реомюр (°Ré) – скала, създадена от Рене-Антоан Реомюр, при която 0 °R е температура на замръзване на водата (0 °C), а 80 °R е температура на кипене на водата (100 °C).

Рьомер (°Rø) – една от първите температурни скали, прототип на скалата на Фаренхайт, създадена през 1701 от датския астроном Оле Кристенсен Рьомер. За 0 °Rø, той приема температурата на смес от лед, вода и сол – най-ниската лабораторно достижима за времето си температура, а за температурата на кипене на водата избира 60 °Rø. Замръзването на чиста вода ставало на около една осма от разстоянието между тези точки (7,5 °Rø).

Делил (°De).

Градус – единица за измерване гъстотата на течности или съдържанието на алкохола, която съответства на единица от измервателния уред (т.нар. алкохолен градус), откъдето и разговорното „на градус“ – пийнал

Градус (предприятие), българско птицевъдно предприятие

Извънсистемна единица

Извънсистемна единица е мерна единица за измерване на физична величина, която не е част от някоя системи единици, също и единица, която не е част от официално приетата система единици за конкретно измерване. Най-общо казано извънсистемни единици са тези, които не са част от системата SI. Въпреки това те имат сфера на употреба поради удобство в някои дялове на науката или в ежедневието, като може да използват както отделно, така и заедно със системните единици.

Измерване на температурата на въздуха

В метеорологичните обсерватории и станции в България за измерване на температурата на въздуха се използват течностни термометри и термографи.

Калория

Калория (означение cal, от латински: calor – „топлина“) е извънсистемна единица за измерване на енергия. За пръв път единицата „калория“ е дефинирана от френския професор Никола Клеман през 1824 г. като килокалория (1 kcal = 1000 cal). Една килокалория представлява количеството енергия, необходимо да се повиши температурата на 1 kg вода с 1 °C. Международната организация по законодателна метрология (МОЗМ) отнася калорията към онези единици за измерване, „които трябва да се извадят от обръщение колкото може по-бързо там, където те се използват понастоящем, и които не трябва да се въвеждат там, където не са били използвани“.Според системата SI единицата, използвана за количество енергия, е джаул (J), а калорията се използва главно за указване на енергийната стойност (калоричност) на храни. Всички режими на хранене са съобразени с количеството калории, които дневно поема човешкото тяло и поради тази причина почти всички съвременни хранителни продукти съдържат информация за количеството калории, които организмът би приел при тяхното усвояване.

Връзката между калорията и джаула е:

1 cal = 4,1868 J

1 J = 0,239 cal

Келвин

Келвинът (символ: K) е единицата за температура в Международната система единици (SI) и е една от седемте основни единици от SI. Тя се определя чрез два факта: нула келвина е абсолютната нула (при която движението на молекулите достига своя минимум), и един келвин е 1/273,16 част от т. нар. термодинамична температура на тройната точка на водата. Температурната скала на Целзий се определя в келвини, като 0 °C съответстват на 273,15 келвина, което е точката на топене на леда при нормални условия.

За разлика от деленията на скалите на Фаренхайт и Целзий, келвините не се наричат „градуси“ и не се изписват със символа за градус – правилното изписване е 200 K, а не 200 °K. Келвините и градусите Целзий често се използват съвместно, тъй като имат един и същ интервал – температурна разлика от 1 K се равнява на температурна разлика от 1 °C.

Келвинът е наречен на името на британския физик и инженер Уилям Томсън (лорд Келвин) (1824 – 1907), който говори за нуждата от създаването на „абсолютна термометрична скала“.

Килограм

Килограм е една от седемте основни единици в SI и се използва за физичната величина маса. Международният символ, с който се означава, е kg, официално приет в България, но в популярни издания се използва и кг. Наименованията на кратните и дробните единици на един килограм се образуват с прибавяне на представки към единицата грам (например милиграм, декаграм). Масата на 1 L дестилирана вода при температура 4 °C е приблизително равна на един килограм. Това е първоначалната му дефиниция. До 20 май 2019 г. дефиницията беше:

Килограм е единицата за маса; тя е равна на масата на международния еталон на килограма.

Еталонът (или прототипът) на килограма представлява цилиндър с височина и с диаметър равни на 39,17 mm, изработен от сплав на 90 % платина и 10 % иридий и се пази в Международното бюро за мерки и теглилки в Севър, Франция. Килограмът бе единствената мерна единица, която се определяше с предмет, всички останали се определят чрез фундаментални физични закони или свойства.

На 16 ноември 2018 година на Генерална конференция по теглилки и мерки учените променят дефиницията за килограм. Новото определение е основано на константата на Планк. На 20 май 2019 г. то влезе в сила, след като константата е определена като точно равна на 6,62607015×10-34 kg⋅m2⋅s-1. Тази промяна позволява да се определи килограмът чрез секундата и метъра, като премахва необходимостта от физически еталон. От практическа гледна точка стойността на килограма не се е изменила, но съществуващият „прототип“ (еталон) вече не определя килограма, а е само една много точна теглилка с потенциално измерима неточност.

Въпреки че международният прототип на килограма вече не служи като еталон на килограма като единица от SI, той все още се съхранява в Бюрото за мерки и теглилки, максимално защитен от външни въздействия.Във всекидневието много често думите маса и тегло се използват за едно и също нещо, което е грешка. Масата е скаларна величина и се измерва в kg, докато теглото е векторна величина, представлява гравитационната сила и се измерва в N или килограм-сила. В американската система за мерни единици един килограм е равен на 2,2046 паунда и съответно един паунд е равен на 0,45359237 kg.

По исторически причини названието килограм вече съдържа представката „кило“, затова кратните единици се образуват с представка пред грам, 1 g = 10−3 kg. Вместо мегаграм (1000 kg) се използва понятието тон, вместо гигаграм се използва килотон и вместо тераграм се използва мегатон.

Международна система единици

Международната система единици (международно означение SI, от френски: Système international d'unités) е съвременната форма на метричната система (наречена така заради една от основните си мерни единици – метъра) и е най-широко използваната система единици както в науката, така и в стопанството и техниката. Тя представлява кохерентна система единици, изградена от 7 основни, 22 именувани и неограничен брой неименувани кохерентни производни единици, както и набор от стандартни представки, които имат характер на десетични множители.

Стандартите на Международната система единици, публикувани през 1960 г., са резултат от процес, започнал през 1948 г., и се основават на старата система метър-килограм-секунда (MKS), а не на конкурентната система сантиметър-грам-секунда (CGS), която от своя страна има няколко разновидности. Самата Международна система единици не е фиксирана, а дефинициите за единиците могат да се променят с международно споразумение, когато развитието на техниките за измерване даде възможност за по-точна дефиниция.

Причина за създаването на Международната система единици е появата на множество варианти на системата сантиметър-грам-секунда и липсата на координация между различните области на науката при използването на единици. Освен че дефинира нов вариант на метричната система, Генералната конференция по мерки и теглилки (CGPM), организация, създадена с Метричната конвенция през 1875 г., успява да убеди множество международни организации да постигнат съгласие не само за дефинициите на Международната система единици, но и за правила за изписване и представяне на измерванията по стандартен начин.

Международната система единици е приета от повечето страни по света, макар че в англоезичните страни въвеждането на системата не е пълно. В Съединените щати метричните единици не се използват често извън науката и администрацията, но използваните в страната единици са дефинирани чрез единиците от Международната система. Във Великобритания и Канада Международната система единици е въведена частично, като в някои области продължават да се използват имперски единици.

Пълното официално описание на SI заедно с нейното тълкуване се съдържа в действащата редакция на Брошурата SI (на френски: Brochure SI; на английски: The SI Brochure) и допълнението към нея, публикувани от Международното бюро за мерки и теглилки (BIPM) и представени на сайта на BIPM. Брошурата SI се издава от 1970 г., от 1985 г. излиза на френски и английски езици, преведена е също на ред други езици, обаче за официален се смята само текстът на френски език.

Специфичен топлинен капацитет

Специфичен топлинен капацитет е количеството топлина Q, което е необходимо за повишаване на температурата на дадено вещество с маса m=1 kg с един градус Целзий Δt=1 °C. Специфичният топлинен капацитет се означава с буквата c (малко це). Формулата се изгражда по определението и получаваме c=Q/(m⋅Δt). От нея пък следва, че единицата за специфичен топлинен капацитет е J/(kg⋅°C), защото имаме c=Q/(m⋅Δt) и оттук взимаме Q/(m⋅Δt) – основната единица за количеството топлина Q е J (джаул), основната единица за масата е kg (килограм) и основната единица за температура е °C - градус по Целзий (в Mеждународната система мерни единици SI единица за термодинамична температура е келвинът – К) – и всичко това заместваме в уравнението c=Q/m⋅Δt. Заместваме Q, m, Δt съответно с основните единици J, kg, °C и така получаваме единицата J/(kg⋅°C). Може да заменим мерната единица целзиев градус (°C) с друга единица, например келвин (K), защото разликата между две температури не зависи от това дали температурите са измерени в келвини или целзиеви градуси (1 °C отговаря на 1 К). Това не означава, че 1оС=1 К, а означава, че ако повдигнем температурата на някакво вещество с 50 °С, то тази същата температура ще се повиши с 50оК. Единицата за специфичен топлинен капацитет се променя от J/(kg⋅°C) в J/(kg⋅K), като 1 J/(kg⋅°C) съответства на 1 J/(kg⋅K). Специфичният топлинен капацитет зависи от вида и начина, по който се свързват градивните частици в това вещество. Благодарение на специфичния топлинен капацитет може да намерим полученото и отдаденото количество топлина, тоест ако имаме някакво вещество и го нагреем (повишим неговата температура), то това вещество ще получи някакво количество топлина и именно чрез специфичния топлинен капацитет можем да намерим количеството получена топлина. Формулата за получено количество топлина е Q=c⋅m⋅Δt=c⋅m(t2-t1), където c е специфичният топлинен капацитет, m – масата на даденото вещество, t2 – температурата на веществото след повишаването на неговата температура и t1 – температурата на веществото в началото на процеса. При решаване на задачи е важно, да не се получават отрицателни стойности. Обратният процес се осъществява, когато дадено вещество понижи своята температура. При намаляване на температурата се отдава някакво количество топлина по време на процеса. Формулата за отдаденото количество топлина е Q=c⋅m⋅(t1-t2), където c е специфичният топлинен капацитет, m – масата на даденото вещество, t2 – температурата на веществото след понижаването на неговата температура и t1 – температурата на веществото преди понижаването на неговата температура (в началото на процеса).

Температура

Температурата (означава се със символа T) (на латински: temperatura – правилно смесване, нормално състояние) е физична величина, характеризираща средната кинетична енергия на частиците от дадена макроскопична система, намираща се в състояние на термодинамично равновесие. Тя е свързана също със субективните усещания за топло и студено, а количествено се измерва с термометри, които могат да бъдат калибрирани да показват температурата в различни температурни скали.

Температурата е физично свойство на материята, което количествено изразява общите понятия за горещо и студено. Предмети с ниска температура са студени, а с различни степени на по-високи температури са по-топли или горещи. Когато пътя за пренос на топлина между тях е отворен, топлината спонтанно тече от тела с по-висока температура към тела с по-ниска температура. Дебитът се увеличава с температурната разлика, а не с топлинна енергия, тя ще се обменя между тела със същата температура, които след това се казва, че са в „топлинно равновесие“. В термодинамичната система, в която ентропията се счита за независима външна контролираща променлива или константа, термодинамичната температура се определя като производната на вътрешната енергия по отношението на ентропията. В един идеален газ, съставните молекули не показват вътрешни възбуждания. Те се движат по първия закон на Нютон за движението, свободно и независимо един от друг, освен по време на сблъсъци, които продължават пренебрежимо кратко време. Температурата на идеален газ е пропорционална на средната транслационна кинетична енергия на молекулите.

Амплитудата на температурните вибрации се увеличава с температурата. Температурата играе важна роля във всички области на природните науки, като физика, геология, химия, атмосферни науки и биология.

В равновесно състояние температурата има еднаква стойност за всички макроскопични части на системата. Ако в системата две тела имат еднаква температура, кинетичната енергия на техните частици не се предава между телата. Ако има разлика между температурите, то определено количество топлина се предава от тялото с по-висока температура към тялото с по-ниска температура, до изравняване на температурите. Това количество топлина се определя от Първия закон на термодинамиката и свойствата на температурата се изучават от раздела термодинамика. Температурата също така играе важна роля в много области на науката като физиката, химията и биологията.

Температурата е едно от основните понятия в областта на термодинамиката. Особено важни в тази област са разликите в температурата между различни части, защото тези различия са движещата сила за топлина, а топлината е пренос на топлинна енергия от места с по-висока температура към места с по-ниска температура.

Термодвойка

В електрониката, термодвойките са широко използван тип сензори за температура. Състоят се от два проводника от различен метал и принципът им на работа е превръщането на измерена температурна разлика в разлика на електрически потенциали. Те са евтини и лесно заменяеми и могат да измерват температури в широки граници. Главното им ограничение е малката точност: грешката им е около 1 °C.

Термоелектрически ефект

Ефектът на Пелтие-Зеебек, или още термоелектрически ефект, е директното преобразуване на температурните разлики в електрическо напрежение и обратно.

Свързаните ефекти са ефекта на Томсън и ефекта на Джаул-Ленц. Ефектът на Пелтие-Зеебек и ефектът Томсън са обратими (ефектът на Пелтие е обратен на ефекта на Зеебек). Ефектът на Джаул-Ленц (Закон на Джаул-Ленц) е необратимо явление според законите на термодинамиката.

Фаренхайт

Фаренхайт (нем. Fahrenheit) е температурна скала, наречена така в чест на немския физик Даниел Габриел Фаренхайт (1686 – 1736), който я предлага през 1724 г.

По тази скала температурата на замръзване на водата е 32 градуса по Фаренхайт (записва се като 32 °F), а точката на кипене е 212 °F. Така точките на кипене и замръзване имат разлика от 180 градуса. По тази причина единицата за тази скала, един градус по Фаренхайт, е 5/9 от един келвин (или от един градус Целзий).

При -40 градуса, скàлите по Фаренхайт и по Целзий се пресичат.

Принципът, на който е създадена тази скала (според самия създател), е следният: нулата по Фаренхайт съответства на най-ниската измерена температура през зимата на 1708/1709 г. По този начин физикът е искал да избегне използването на отрицателни температури, които по тогавашните температурни скали са се налагали дори при ежедневна употреба. По-късно той е бил в състояние да достигне отново тази температура (около -17,8 °C) с помощта на смес от лед, амониев хлорид и вода. За 100 градуса по своята скала Фаренхайт е избрал телесната температура на кон, която по това време е смятана за по-стабилна от човешката, а именно 100 °F са около 37,8 °С.

В общи линии, това е температурна скала, лишена от всякаква строга формална логика. Поради тази причина в днешно време тази скала почти не се използва (международно са приети градусите по Целзий и по-строго научните келвини). За ненаучни цели градусите по Фаренхайт все още се използват в Съединените Щати и в някои други страни, например Белиз.

Целзий (пояснение)

Целзий (Celsius) е име на:

Градус Целзий (°C), единица за измерване на температура

Андерс Целзий (1701–1744), шведски изследовател

Олоф Целзий Старши (1670 – 1756), шведски ботаник

Олоф Целзий Младши (1716–1794), шведски историк и политик, епископ на Лунд 1777 г.

Целзий (лунен кратер), кратер на Луната

(4169) Целзий, астероид

Температурни скали

На други езици

This page is based on a Wikipedia article written by authors (here).
Text is available under the CC BY-SA 3.0 license; additional terms may apply.
Images, videos and audio are available under their respective licenses.