Celsija skala (°C): temperatūras mērvienība, definīcija un vēsture
Uzzini Celsija skalu: definīciju, vēsturi, mērvienības nozīmi un praktiskus piemērus par °C, ūdens kušanu/viršanu un saistību ar SI sistēmu.
Celsija grāds (precīzāk — grāds pēc Celsija) dažkārt saukts arī par Celsija grādu, ir mērvienība, ko daudzās valstīs izmanto temperatūras mērīšanai. Šo mērvienību 1742. gadā ierosināja zviedru astronoms Anderss Celsijs (1701-1744).
Standarta definīcija: 0 grādi pēc Celsija (0 °C) atbilst tīra ūdens kušanas temperatūrai pie vienas atmosfēras (101325 Pa) spiediena, kas aptuveni atbilst jūras līmenim (standarta spiediens). 100 °C ir ūdens viršanas temperatūra pie šā spiediena. (Lielākā augstumā, kur spiediens ir mazāks, ūdens vārās zemākā temperatūrā.)
Tāpēc 1 °C ir viena simtā daļa no šīs starpības starp ūdens kušanu un vārīšanos pie standarta spiediena; tādējādi Celsija skala ir desmitniekbāzēta (simtdaļas). Vienības starptautiskais simbols ir °C.
Vēsture īsumā: Anderss Celsijs sākotnēji ierosināja skalu ar 0 un 100 poliem apgrieztā kārtībā (0 = vārīšanās, 100 = sasalšana). Pēc Celsija nāves mērogu apgrieza, un kopš tā brīža 0 °C tiek uzskatīts par ledus kušanas punktu, bet 100 °C — par ūdens vārīšanās punktu. 1948. gadā starptautiskās organizācijas ieteica lietot nosaukumu „grāds pēc Celsija” (angļu valodā "degree Celsius") vietā nosaukuma "centigrade".
Attiecība pret kelvinu un mūsdienu definīcija
Mūsdienās Celsija mērvienība ir saistīta ar SI bāzes mērvienību kelvinu. Temperatūras sakarība ir:
T(K) = T(°C) + 273.15
t.i., 0 °C = 273.15 K. Pēdējo desmitgažu laikā kelvina definīcija tika precizēta (balstoties uz Bolcmaņa konstanti), taču attiecība starp kelvinu un Celsija grādu paliek nemainīga, tāpēc sens praktiskie mērījumi un aprēķini netiek ietekmēti.
Konversijas un formulas
Konversija uz Fārenheitu un atpakaļ:
- °F = °C × 9/5 + 32
- °C = (°F − 32) × 5/9
Praktiska lietošana un piemēri
- Tipiska istabas temperatūra: apmēram 20–22 °C.
- Cilvēka ķermeņa normālā temperatūra: aptuveni 36.5–37 °C.
- Ūdens sasalšana: 0 °C; vārīšanās pie normas spiediena: 100 °C.
Salīdzinājums ar citām skalām
Otrs plaši lietots temperatūras mērs ir Fārenheita skala. Celsija skala ir saderīga ar SI jeb metriskajiem mērījumiem un bieži tiek izmantota zinātnē, medicīnā, meteoroloģijā un ikdienā daudzās pasaules valstīs.
Papildus praktiskām detaļām jāņem vērā arī formatēšana: parasti starp skaitli un simbolu °C liek atstarpi (piem., 25 °C), un vienību nosaukums latviski var būt „grāds pēc Celsija” vai īsāk „Celsijs” ikdienas runā.
Vēsture
1742. gadā Anderss Celsijs izveidoja mūsdienu Celsija temperatūras skalas "apgriezto" versiju. Šajā skalā nulle bija ūdens vārīšanās temperatūra, bet 100 - ledus kušanas temperatūra. Savā darbā "Divu noturīgu grādu novērojumi uz termometra" viņš aprakstīja savus eksperimentus. Viņš pierādīja, ka gaisa spiediens pamatā neietekmē ledus kušanas temperatūru. Ledus pārvērstos ūdenī vienā un tajā pašā temperatūrā neatkarīgi no tā, vai tas atrastos jūras līmenī vai kalnā. Taču ūdens vārīšanās temperatūra bija citāda. Tas vārītos vieglāk, ja spiediens būtu mazāks (kalnā). Viņš nolēma, ka temperatūras skalas nulle (ūdens vārīšanās temperatūra) būs vienāda ar standarta barometrisko spiedienu jūras līmenī. Šo spiedienu sauc par vienu atmosfēru. 1954. gadā 10. CGPM (Ģenerālkonferences par svariem un mēriem) 4. rezolūcijā tika noteikts, kas tieši ir viena standarta atmosfēra (101,325 kPa jeb 14,6959 psi).
1744. gadā, kad nomira Anderss Celsijs, slavenais zviedru botāniķis Karols Linnejs (Carolus Linnaeus, 1707-1778), iegādājoties savu pirmo termometru, izmantoja apgrieztu Celsija skalas versiju. Tajā bija skala, kurā nulle apzīmēja ledus kušanas temperatūru, bet 100 - ūdens viršanas temperatūru, līdzīgi kā mēs to izmantojam šodien. Linneja termometru pēc pasūtījuma savām siltumnīcām izgatavoja Daniels Ekstrēms (Daniel Ekström), kas tolaik bija vadošais Zviedrijas zinātnisko instrumentu ražotājs. Ekstroma darbnīca atradās Stokholmas observatorijas pagrabā. Kā tas bieži notika šajā laikmetā pirms modernajiem sakariem, daudziem fiziķiem, zinātniekiem un instrumentu izgatavotājiem tiek piedēvēta neatkarīga vienas un tās pašas mērījumu skalas izgatavošana; to vidū bija Zviedrijas Karaliskās Zinātņu akadēmijas (kurā bija instrumentu darbnīca) sekretārs Pērs Elvijs (Pehr Elvius), ar kuru Linnejs arī bija runājis, Kristīns no Lionas, instrumentu izgatavotājs Daniels Ekstrēms un Mortens Strēmers (1707-1770), kurš bija studējis astronomiju pie Andersa Celzija.
Pirmais zināmais dokuments, kurā temperatūra norādīta pēc šīs modernās "progresīvās" Celsija skalas, ir 1745. gada 16. decembrī datētais dokuments Hortus Upsaliensis, ko Linnejs rakstīja savam studentam Samuelam Nauklēram. Tajā Linnejs ziņoja par temperatūru Upsalas Universitātes Botāniskajā dārzā esošajā oranžērijā:
...jo kaldārijā (siltumnīcas karstajā daļā), pateicoties logu leņķim, tikai no saules stariem rodas tāds karstums, ka termometra stabiņš bieži sasniedz 30 grādus, lai gan čakls dārznieks parasti raugās, lai tas nepārsniegtu 20-25 grādus, bet ziemā - ne mazāk par 15 grādiem...
Turpmākos 204 gadus zinātnieku un termometru kopienas visā pasaulē šo skalu sauca par "Celsija skalu". Temperatūru pēc Celsija skalas bieži vien norādīja kā "grādus" vai "grādus pēc Celsija". Temperatūras vērtību simbols šajā skalā bija °C (vairāku gadu laikā vairākos formātos). Tā kā nosaukums "centimetrs" bija arī spāņu un franču valodas nosaukums leņķa mērvienībai (viena simtdaļa no taisnā leņķa) un tam bija līdzīga nozīme arī citās valodās, terminu "simtdaļa grāds" lietoja, kad starptautiskajā saziņā, piemēram, Starptautiskajā svaru un mēru birojā (BIPM), bija nepieciešama ļoti precīza un skaidra valoda. 9. CGPM (Ģenerālkonference par svariem un mēriem) un CIPM (Starptautiskā svaru un mēru komiteja) 1948. gadā oficiāli nolēma lietot "Celsija grādu" (simbols: °C).
Bija trīs iemesli, kāpēc 1948. gadā tika pieņemts lēmums lietot vārdu "pēc Celsija":
- Visām izplatītajām temperatūras skalām ir vienības, kas nosauktas ar tām cieši saistītu personu vārdā - Kelvins, Celsijs, Fārenheits, Reaumurs un Rankins.
- Simbolu °C, kas gadsimtiem ilgi tika lietots kopā ar simbolu C, varēja lietot arī turpmāk, taču tagad tas nozīmēja Celsija grādu. (Linnejam bija nozīmīga mūsdienu skalas daļa, bet pirmais to izstrādāja Celsijs).
- Jaunais nosaukums nozīmēja, ka Celsija mērvienība atkal varēja nozīmēt tikai leņķa mērvienības nosaukumu franču valodā.
Tomēr pagāja gandrīz divas desmitgades, līdz skolu mācību grāmatās Celsija mērvienība tika nomainīta pret Celsija mērvienību, un daudzi cilvēki vēl joprojām lieto veco nosaukumu.
Piemēri
- Pēc Celsija skalas ūdens sasalst pie 0° un vārās pie 100°.
- Telpas temperatūra ir aptuveni 20 °C.
- Absolūtā nulle (viszemākā iespējamā temperatūra) ir -273,15 °C.
- Ziemas Antarktikā var būt no -80 līdz -90 °C.
- Cilvēka ķermeņa temperatūra parasti ir 37 °C.
Temperatūras konversijas
- Lai temperatūru Celsija grādos pārvērstu kelvīnos, ir jāpieskaita 273,15. Piemēram, 0 grādi pēc Celsija, kas ir ūdens sasalšanas temperatūra, ir 273,15 kelvīnu.
- Lai temperatūru kelvīnos pārvērstu grādos pēc Celsija, no tās jāatņem 273,15. Piemēram, 310 K ir tāda pati temperatūra kā 36,85 °C, kas ir aptuveni cilvēka ķermeņa temperatūra.
- Lai temperatūru Celsija grādos pārvērstu Fārenheita grādos, tā jāreizina ar 9/5 un jāpieskaita 32: F = (9/5)C + 32.
- Lai temperatūru pēc Fārenheita grādos pārvērstu grādos pēc Celsija, ir jāatņem 32 un rezultāts jāreizina ar 5/9: C = (F - 32) * 5/9.
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir Celsija grādi?
A: Celsijs ir mērvienība, ko daudzās valstīs izmanto temperatūras mērīšanai.
J: Kas radīja Celsiju?
A: Celsija mērvienību radīja zviedru astronoms Anderss Celsijs.
J: Kāda ir tīra ūdens kušanas temperatūra pēc Celsija?
A: Tīra ūdens kušanas temperatūra jūras līmenī pēc Celsija ir 0 grādu.
J: Kāds ir ūdens viršanas punkts pēc Celsija?
A: Ūdens vārīšanās temperatūra normālā spiedienā pēc Celsija ir 100 grādi, bet jāņem vērā, ka ūdens augstākajā augstumā vārīšanās temperatūra ir zemāka.
J: Kāda ir sakarība starp 1°C un starpību starp ūdens viršanas un kušanas temperatūrām?
A: 1 °C ir viena simtā daļa (simtā daļa) no starpības starp ūdens viršanas un kušanas temperatūrām.
J: Kad Celcija mērvienība ieguva savu nosaukumu?
A: Kopš 1948. gada šī mērvienība tiek saukta par "Celsija" vienību.
J: Kā saucās Celsija mērvienība pirms tās pārdēvēšanas 1948. gadā?
A: Pirms 1948. gada maiņas Celsija mērvienība tika saukta par "centi", kur "centi" nozīmē 1/100, bet "grāds" ir skala.
Meklēt