Stupeň Celsia

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 ledu a 100 °C teplotě varu vody při normálním tlaku. Dnes je 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

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

Kelvinova absolutní stupnice

T[K] = t[°C] + 273,15

t[°C] = T[K] − 273,15

Fahrenheitova stupnice

t[°F] = ⁹⁄₅ t[°C] + 32

t[°C] = ⁵⁄₉ (t[°F] − 32)

Réaumurova stupnice

t[°R] = ⁴⁄₅ t[°C]

t[°C] = ⁵⁄₄ t[°R]

Rankinova absolutní stupnice

T[°Ra] = ⁹⁄₅ (t[°C] + 273,15)

t[°C] = ⁵⁄₉ 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

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

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

↑ Uvedené hodnoty platí pro čistou vodu izotopového složení Vienna Standard Mean Ocean Water (VSMOW) při normálním tlaku.
↑ Původně nejnižší teplota dosažená Fahrenheitovými experimenty.
↑ ^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

↑ Tabulka odvozených koherentních jednotek v příručce SI. www.bipm.org [online]. [cit. 12-08-2010]. Dostupné v archivu pořízeném dne 18-06-2007.
↑ Archivovaná kopie. fyzici.tvst.cz [online]. [cit. 2014-08-10]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2014-08-12.
↑ 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.
↑ ^a ^b ČSN ISO 80000-1 (011300): Veličiny a jednotky - Část 1: Obecně. Datum účinnosti 1. 8. 2011.
↑ Internetová jazyková příručka. Značky, čísla a číslice: 3. Značky ve spojení s číselnými hodnotami
↑ 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)
↑ Normalizační tabulka Unicode pro latinku
↑ 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.
↑ Manuál gensymb^{[nedostupný zdroj]}
↑ Neoficiální seznam symbolů definovaných v textcomp. home.online.no [online]. [cit. 2014-01-10]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2015-09-06.
↑ článek Degree symbol na anglické Wikipedii

Externí odkazy

Obrázky, zvuky či videa k tématu stupeň Celsia na Wikimedia Commons

[3] Uvedené hodnoty platí pro čistou vodu izotopového složení Vienna Standard Mean Ocean Water (VSMOW) při normálním tlaku.

[5] Původně nejnižší teplota dosažená Fahrenheitovými experimenty.

[Srovnání_teplotních_stupnic_-_definiční_bod-6] 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?]}

[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.

[4] 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.

[ISO-7] ČSN ISO 80000-1 (011300): Veličiny a jednotky - Část 1: Obecně. Datum účinnosti 1. 8. 2011.

[8] Internetová jazyková příručka. Značky, čísla a číslice: 3. Značky ve spojení s číselnými hodnotami

[9] 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)

[10] Normalizační tabulka Unicode pro latinku

[11] 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.

[12] Manuál gensymb^{[nedostupný zdroj]}

[13] Neoficiální seznam symbolů definovaných v textcomp. home.online.no [online]. [cit. 2014-01-10]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2015-09-06.

[14] článek Degree symbol na anglické Wikipedii

[1]

[2]

[pozn. 1]

[3]

[pozn. 2]

[pozn. 3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

Znak	℃
Název v Unicodu	Degree Celsius
Kódování	dec	hex
Unicode	8451	U+2103
UTF-8	226 132 131	e2 84 83
Číselná entita	℃	℃

Soustava SI

základní jednotky	ampér kandela kelvin kilogram metr mol sekunda

odvozené jednotky	becquerel coulomb farad gray henry hertz joule katal lumen lux newton ohm pascal radián siemens sievert steradián stupeň Celsia tesla volt watt weber

další	předpony soustavy SI systémy měření převody jednotek nové definice SI Mezinárodní úřad pro míry a váhy

Fyzikální jednotky pojmenované po vědcích

Základní jednotky SI	André-Marie Ampère (ampér) • William Thomson (kelvin)

Odvozené jednotky SI	Henri Becquerel (becquerel) • Anders Celsius (stupeň Celsia) • Charles-Augustin de Coulomb (coulomb) • Michael Faraday (farad) • Louis Harold Gray (gray) • Joseph Henry (henry) • Heinrich Hertz (hertz) • James Prescott Joule (joule) • Isaac Newton (newton) • Georg Simon Ohm (ohm) • Blaise Pascal (pascal) • Werner von Siemens (siemens) • Rolf Sievert (sievert) • Nikola Tesla (tesla) • Alessandro Volta (volt) • James Watt (watt) • Wilhelm Eduard Weber (weber)

Jednotky soustavy CGS	Anders Jonas Ångström (ångström) • Peter Debye (debye) • Loránd Eötvös (eötvös) • Galileo Galilei (gal) • Carl Friedrich Gauss (gauss) • William Gilbert (gilbert) • Heinrich Kayser (kayser) • Johann Heinrich Lambert (lambert) • Samuel Pierpont Langley (langley) • James Clerk Maxwell (maxwell) • Hans Christian Ørsted (oersted) • Jean-Louise Marie Poiseuille (poise) • George Gabriel Stokes (stokes) • John William Strutt, 3. baron Rayleigh (rayl)

Imperiální jednotky a americké běžné jednotky	Gabriel Fahrenheit (stupeň Fahrenheita) • Johann Heinrich Lambert (foot lambert) • William John Macquorn Rankine (stupeň Rankina)

Další jednotky	Alexander Graham Bell (bel) • Marie Curie-Skłodowská / Pierre Curie (curie) • John Dalton (dalton) • Michael Faraday (faraday) • Heinrich Mache (macheova jednotka) • John Napier (neper) • René-Antoine Ferchault de Réaumur (stupeň Réaumura) • Wilhelm Conrad Röntgen (rentgen) • Joseph John Thomson (thomson) • Evangelista Torricelli (torr)