Celsius
Unidad de medida de temperatura

grado Celsius
Un termómetro calibrado en grados Celsius, que muestra una temperatura de -17 °C
información general
Sistema de unidadesSI
Unidad detemperatura
Símbolo°C
Llamado en honor aAnders Celsius
Conversiones
x  °C en ...... corresponde a...
   Unidades básicas del SI   ( x + 273,15)  K
   Unidades imperiales / estadounidenses   ( ⁠9/5⁠ x + 32)  °F

El grado Celsius es la unidad de temperatura en la escala de temperatura Celsius [1] (originalmente conocida como escala centígrada fuera de Suecia), [2] una de las dos escalas de temperatura utilizadas en el Sistema Internacional de Unidades (SI), siendo la otra la escala Kelvin, estrechamente relacionada . El grado Celsius (símbolo: °C ) puede referirse a un punto específico en la escala de temperatura Celsius o a una diferencia o rango entre dos temperaturas. Recibe su nombre del astrónomo sueco Anders Celsius (1701-1744), quien propuso la primera versión del mismo en 1742. La unidad se llamó centígrado en varios idiomas (del latín centum , que significa 100, y gradus , que significa pasos) durante muchos años. En 1948, el Comité Internacional de Pesas y Medidas [3] le cambió el nombre para honrar a Celsius y también para eliminar la confusión con el término para una centésima de gradián en algunos idiomas. La mayoría de los países utilizan esta escala (la escala Fahrenheit todavía se utiliza en los Estados Unidos, algunos territorios insulares y Liberia ).

A lo largo del siglo XIX, la escala se basó en 0 °C para el punto de congelación del agua y 100 °C para el punto de ebullición del agua a 1  atm de presión. (En la propuesta inicial de Celsius, los valores estaban invertidos: el punto de ebullición era 0 grados y el punto de congelación, 100 grados).

Entre 1954 y 2019, las definiciones precisas de la unidad grado Celsius y la escala de temperatura Celsius utilizaron el cero absoluto y el punto triple del agua. Desde 2007, la escala de temperatura Celsius se ha definido en términos del kelvin , la unidad base del SI de temperatura termodinámica (símbolo: K). El cero absoluto , la temperatura más baja, ahora se define exactamente como 0 K y −273,15 °C. [4]

Países por uso
  Celsius (°C)
  Celsius (°C) y Fahrenheit (°F)
  Fahrenheit (°F)

Historia

El termómetro original de Anders Celsius utilizaba una escala invertida, con 100 como el punto de congelación y 0 como el punto de ebullición del agua.

En 1742, el astrónomo sueco Anders Celsius (1701-1744) creó una escala de temperatura que era inversa a la escala que ahora se conoce como "Celsius": 0 representaba el punto de ebullición del agua, mientras que 100 representaba el punto de congelación del agua. [5] En su artículo Observations of two persistent degrees on a thermometer (Observaciones de dos grados persistentes en un termómetro) , relató sus experimentos que demostraban que el punto de fusión del hielo no se ve afectado esencialmente por la presión. También determinó con notable precisión cómo variaba el punto de ebullición del agua en función de la presión atmosférica. Propuso que el punto cero de su escala de temperatura, que es el punto de ebullición, se calibraría a la presión barométrica media al nivel medio del mar. Esta presión se conoce como una atmósfera estándar . La 10.ª Conferencia General de Pesos y Medidas (CGPM) del BIPM en 1954 definió una atmósfera estándar como igual a exactamente 1.013.250 dinas por centímetro cuadrado (101,325  kPa ). [6]

En 1743, el físico lionés Jean-Pierre Christin , secretario permanente de la Academia de Lyon , invirtió la escala de temperatura Celsius de modo que 0 representara el punto de congelación del agua y 100 el punto de ebullición del agua. Algunos atribuyen a Christin el mérito de haber inventado de forma independiente la escala inversa de la escala original de Celsius, mientras que otros creen que Christin simplemente invirtió la escala de Celsius. [7] [8] El 19 de mayo de 1743 publicó el diseño de un termómetro de mercurio , el "Termómetro de Lyon", construido por el artesano Pierre Casati que utilizaba esta escala. [9] [10] [11]

En 1744, coincidiendo con la muerte de Anders Celsius, el botánico sueco Carl Linnaeus (1707-1778) invirtió la escala de Celsius. [12] Su "termómetro de Linnaeus" hecho a medida, para usar en sus invernaderos, fue fabricado por Daniel Ekström, el principal fabricante de instrumentos científicos de Suecia en ese momento, cuyo taller estaba ubicado en el sótano del observatorio de Estocolmo. Como sucedía a menudo en esta era anterior a las comunicaciones modernas, se atribuye a numerosos físicos, científicos y fabricantes de instrumentos el haber desarrollado de forma independiente esta misma escala; [13] entre ellos se encontraban Pehr Elvius, el secretario de la Real Academia Sueca de Ciencias (que tenía un taller de instrumentos) y con quien Linnaeus había mantenido correspondencia; Daniel Ekström  [sv] , el fabricante de instrumentos; y Mårten Strömer (1707-1770), que había estudiado astronomía con Anders Celsius.

El primer documento sueco conocido [14] que informa sobre las temperaturas en esta escala de temperatura Celsius "avanzada" moderna es el artículo Hortus Upsaliensis, fechado el 16 de diciembre de 1745, que Linneo escribió a un estudiante suyo, Samuel Nauclér. En él, Linneo relata las temperaturas dentro del invernadero del Jardín Botánico de la Universidad de Uppsala :

...  ya que el caldarium (la parte caliente del invernadero) por el ángulo de las ventanas, solo con los rayos del sol, obtiene tal calor que el termómetro llega a menudo a 30 grados, aunque el jardinero entusiasta suele tener cuidado de no dejarlo subir a más de 20 a 25 grados, y en invierno no por debajo de 15 grados  ...

"Centígrados" versus "Celsius"

Desde el siglo XIX, las comunidades científicas y de termometría en todo el mundo han utilizado la frase "escala centígrada" y las temperaturas a menudo se informaban simplemente como "grados" o, cuando se deseaba una mayor especificidad, como "grados centígrados", con el símbolo °C.

En francés, el término centígrado también significa una centésima de un gradián , cuando se utiliza para la medición angular . El término grado centesimal se introdujo más tarde para las temperaturas [15], pero también era problemático, ya que significa gradián (una centésima de un ángulo recto) en los idiomas francés y español. El riesgo de confusión entre la temperatura y la medición angular se eliminó en 1948 cuando la 9.ª reunión de la Conferencia General de Pesas y Medidas y el Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM) adoptaron formalmente el "grado Celsius" para la temperatura. [16] [a]

Aunque "Celsius" se utiliza habitualmente en el trabajo científico, "centígrado" todavía se utiliza en los países de habla francesa e inglesa, especialmente en contextos informales. La frecuencia del uso de "centígrado" ha disminuido con el tiempo. [17]

Debido a la metrificación en Australia , después del 1 de septiembre de 1972 los informes meteorológicos en el país se dieron exclusivamente en grados Celsius. [18] En el Reino Unido, no fue hasta febrero de 1985 que los pronósticos de BBC Weather cambiaron de "centígrados" a "Celsius". [19]

Temperaturas comunes

Temperaturas equivalentes en kelvin (K), Rankine (R), Celsius (°C) y Fahrenheit (°F)

Todas las transiciones de fase se dan en atmósfera estándar . Las cifras se basan en la definición o son aproximadas a partir de mediciones empíricas.

Relaciones clave de la escala de temperatura
KelvinCelsiusFahrenheitRango
Cero absoluto [A]0 K-273,15 °C-459,67 °F0°R
Punto de ebullición del nitrógeno líquido77,4 K-195,8 °C [20]-320,4 °F139,3 ° R
Punto de sublimación del hielo seco195,1 K-78 °C-108,4 °F351,2 ° R
Intersección de las escalas Celsius y Fahrenheit [A]233,15 K-40 °C-40 °F419,67 ° R
Punto de fusión del hielo [21]273,1499 K-0,0001 °C31,9998 °F491.6698° R
Temperatura ambiente común [B] [22]293 mil20 °C68 °F528° R
Temperatura corporal humana normal promedio [23]310,15 K37,0 °C98,6 °F558,27 ° R
Punto de ebullición del agua [b]373,1339 K99,9839 °C211,971 °F671.6410° R
  1. ^ ab Valor exacto, según la definición del SI del kelvin
  2. ^ Temperatura de referencia común del NIST, proporcionada en números redondos

Composición tipográfica de nombres y símbolos

El "grado Celsius" ha sido la única unidad del SI cuyo nombre completo contiene una letra mayúscula desde 1967, cuando la unidad base del SI para la temperatura pasó a ser el kelvin , reemplazando el término en mayúsculas grados Kelvin . La forma plural es "grados Celsius". [24]

La regla general de la Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM) es que el valor numérico siempre precede a la unidad, y siempre se utiliza un espacio para separar la unidad del número, por ejemplo, "30,2 °C" (no "30,2°C" o "30,2° C"). [25] Las únicas excepciones a esta regla son para los símbolos de unidad para grado , minuto y segundo para ángulo plano (°, ′ y ″, respectivamente), para los cuales no se deja espacio entre el valor numérico y el símbolo de la unidad. [26] Otros idiomas y varias editoriales pueden seguir diferentes reglas tipográficas.

Carácter Unicode

Unicode proporciona el símbolo Celsius en el punto de código U+2103 ℃ GRADO CELSIUS . Sin embargo, este es un carácter de compatibilidad proporcionado para la compatibilidad de ida y vuelta con codificaciones heredadas. Permite fácilmente la representación correcta para escrituras del este de Asia escritas verticalmente, como el chino. El estándar Unicode desaconseja explícitamente el uso de este carácter: "En el uso normal, es mejor representar los grados Celsius '°C' con una secuencia de U+00B0 ° SIGNO DE GRADO + U+0043 C LETRA MAYÚSCULA LATINA C , en lugar de U+2103 ℃ GRADO CELSIUS . Para la búsqueda, trate estas dos secuencias como idénticas". [27]

Temperaturas e intervalos

El grado Celsius está sujeto a las mismas reglas que el kelvin en lo que respecta al uso de su nombre de unidad y símbolo. Así, además de expresar temperaturas específicas a lo largo de su escala (por ejemplo, " El galio se funde a 29,7646 °C" y "La temperatura exterior es de 23 grados Celsius"), el grado Celsius también es adecuado para expresar intervalos de temperatura : diferencias entre temperaturas o sus incertidumbres (por ejemplo, "La salida del intercambiador de calor es 40 grados Celsius más caliente", y "Nuestra incertidumbre estándar es ±3 °C"). [28] Debido a este uso dual, no se debe confiar en el nombre de la unidad o su símbolo para indicar que una cantidad es un intervalo de temperatura; debe ser inequívoco a través del contexto o una declaración explícita de que la cantidad es un intervalo. [c] Esto a veces se resuelve utilizando el símbolo °C (pronunciado "grados Celsius") para una temperatura, y C° (pronunciado "grados Celsius") para un intervalo de temperatura, aunque este uso no es estándar. [29] Otra forma de expresar lo mismo es "40 °C ± 3 K" , que se puede encontrar comúnmente en la literatura.

La medición en grados Celsius sigue un sistema de intervalos , pero no un sistema de proporciones ; y sigue una escala relativa, no una escala absoluta. Por ejemplo, un objeto a 20 °C no tiene el doble de energía que cuando está a 10 °C; y 0 °C no es el valor Celsius más bajo. Por lo tanto, los grados Celsius son una medición de intervalos útil, pero no poseen las características de las medidas de proporciones, como el peso o la distancia. [30]

Coexistencia con Kelvin

En ciencia e ingeniería, las escalas Celsius y Kelvin se utilizan a menudo en combinación en contextos cercanos, por ejemplo, "un valor medido fue 0,01023 °C con una incertidumbre de 70 μK". Esta práctica es permisible porque la magnitud del grado Celsius es igual a la del kelvin. A pesar de la aprobación oficial proporcionada por la decisión n.° 3 de la Resolución 3 de la 13.ª CGPM, [31] que establecía que "un intervalo de temperatura también puede expresarse en grados Celsius", la práctica de utilizar simultáneamente °C y K sigue estando muy extendida en todo el mundo científico, ya que el uso de formas del grado Celsius con prefijo del SI (como "μ°C" o "microgrados Celsius") para expresar un intervalo de temperatura no ha sido ampliamente adoptado.

Puntos de fusión y ebullición del agua.

Fórmulas de conversión de temperatura en grados Celsius
desde Celsiusa grados Celsius
Fahrenheitx  °C ≘ ( x  ×  ⁠9/5⁠  + 32) °Fx  °F ≘ ( x  − 32) ×  ⁠5/9°  C
Kelvinx  °C ≘ ( x  + 273,15) KxK  ≘ ( x  − 273,15) °C
Rangox  °C ≘ ( x  + 273,15) ×  ⁠9/5°  Rx  °R ≘ ( x  − 491,67) ×  ⁠5/9°  C
Para intervalos de temperatura en lugar de temperaturas específicas,
1 °C = 1 K =9/5°  F = ⁠9/5⁠  °R
Conversión entre escalas de temperatura

Los puntos de fusión y ebullición del agua ya no forman parte de la definición de la escala de temperatura Celsius. En 1948, la definición se modificó para utilizar el punto triple del agua . [32] En 2005, la definición se perfeccionó aún más para utilizar agua con composición isotópica definida con precisión ( VSMOW ) para el punto triple. En 2019, la definición se modificó para utilizar la constante de Boltzmann , desacoplando por completo la definición del kelvin de las propiedades del agua . Cada una de estas definiciones formales dejó los valores numéricos de la escala de temperatura Celsius idénticos a la definición anterior dentro de los límites de precisión de la metrología de la época.

Cuando los puntos de fusión y ebullición del agua dejaron de formar parte de la definición, pasaron a ser cantidades medidas. Esto también es cierto en el caso del punto triple.

En 1948, cuando la 9.ª Conferencia General de Pesas y Medidas ( CGPM ) en su Resolución 3 consideró por primera vez utilizar el punto triple del agua como punto de definición, el punto triple estaba tan cerca de ser 0,01 °C mayor que el punto de fusión conocido del agua, que simplemente se definió como exactamente 0,01 °C. Sin embargo, mediciones posteriores mostraron que la diferencia entre el punto triple y el punto de fusión del VSMOW es en realidad muy ligeramente (< 0,001 °C) mayor que 0,01 °C. Por lo tanto, el punto de fusión real del hielo es muy ligeramente (menos de una milésima de grado) inferior a 0 °C. Además, definir el punto triple del agua en 273,16 K definió con precisión la magnitud de cada incremento de 1 °C en términos de la escala de temperatura termodinámica absoluta (haciendo referencia al cero absoluto). Ahora desacoplado del punto de ebullición real del agua, el valor "100 °C" es más caliente que 0 °C, en términos absolutos, por un factor de exactamente ⁠373,15/273,15⁠ (aproximadamente un 36,61 % más caliente termodinámicamente). Al adherirse estrictamente a la definición de dos puntos para la calibración, el punto de ebullición de VSMOW bajo una atmósfera estándar de presión fue en realidad 373,1339 K (99,9839 °C). Cuando se calibró con ITS-90 (un estándar de calibración que comprende muchos puntos de definición y se usa comúnmente para instrumentación de alta precisión), el punto de ebullición de VSMOW fue ligeramente menor, aproximadamente 99,974 °C. [33]

Esta diferencia de punto de ebullición de 16,1 milikelvin entre la definición original de la escala de temperatura Celsius y la anterior (basada en el cero absoluto y el punto triple) tiene poco significado práctico en aplicaciones cotidianas comunes porque el punto de ebullición del agua es muy sensible a las variaciones de la presión barométrica . Por ejemplo, un cambio de altitud de solo 28 cm (11 pulgadas) hace que el punto de ebullición cambie en un milikelvin. [ cita requerida ]

Véase también

Notas

  1. ^ Según el Oxford English Dictionary (OED), el término «termómetro Celsius» se había utilizado al menos desde 1797. Además, el término «termómetro Celsius o centígrado» se volvió a utilizar en referencia a un tipo particular de termómetro al menos desde 1850. El OED también cita este informe de 1928 sobre una temperatura: «Mi altitud era de unos 5.800 metros, la temperatura era de 28° Celsius». Sin embargo, los diccionarios intentan encontrar el uso más antiguo de una palabra o término y no son un recurso útil en lo que respecta a la terminología utilizada a lo largo de la historia de la ciencia. Según varios escritos de Terry Quinn , director del BIPM (1988-2004), incluido «Escalas de temperatura desde los primeros días de la termometría hasta el siglo XXI» (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 26 de diciembre de 2010. Consultado el 31 de mayo de 2016 . (146  KiB ) así como Temperatura (2.ª edición/1990/Academic Press/0125696817), el término Celsius en relación con la escala centígrada no fue utilizado en absoluto por las comunidades científicas o termométricas hasta después de que el CIPM y la CGPM adoptaran el término en 1948. El BIPM ni siquiera sabía que el "grado Celsius" se utilizaba esporádicamente y no científicamente antes de esa fecha. También es digno de mención que la edición de 1933 de doce volúmenes del OED ni siquiera tenía una lista para la palabra Celsius (pero tenía listas tanto para centígrado como para centesimal en el contexto de la medición de temperatura). La adopción de Celsius en 1948 logró tres objetivos:
    1. Todas las escalas de temperatura comunes tendrían sus unidades nombradas en honor a alguien estrechamente asociado con ellas, a saber, Kelvin, Celsius, Fahrenheit, Réaumur y Rankine.
    2. A pesar de la importante contribución de Linneo, quien dio a la escala de temperatura Celsius su forma moderna, el nombre Celsius fue la elección obvia porque comenzaba con la letra C. Así, el símbolo °C que durante siglos se había utilizado en asociación con el nombre centígrado podría seguir en uso y simultáneamente heredaría una asociación intuitiva con el nuevo nombre.
    3. El nuevo nombre eliminó la ambigüedad del término "centígrado", liberándolo para referirse exclusivamente al nombre en francés de la unidad de medida angular.
  2. ^ Para el agua oceánica media estándar de Viena a una atmósfera estándar (101,325 kPa) cuando se calibra únicamente según la definición de dos puntos de la temperatura termodinámica. Las definiciones más antiguas de la escala de temperatura Celsius definían el punto de ebullición del agua bajo una atmósfera estándar como exactamente 100 °C. Sin embargo, la definición actual da como resultado un punto de ebullición que en realidad es 16,1 mK menor. Para obtener más información sobre el punto de ebullición real del agua, consulte VSMOW en la medición de temperatura . Una aproximación diferente utiliza ITS-90 , que aproxima la temperatura a 99,974 °C.
  3. ^ En 1948, la Resolución 7 de la 9.ª CGPM establecía que "para indicar un intervalo o una diferencia de temperaturas, en lugar de una temperatura, se debe utilizar la palabra 'grado' completa o la abreviatura 'deg'". Esta resolución fue derogada en 1967/1968 por la Resolución 3 de la 13.ª CGPM, que establecía que ["Los nombres "grado Kelvin" y "grado", los símbolos "°K" y "deg" y las reglas para su uso dadas en la Resolución 7 de la 9.ª CGPM (1948),] ...y la designación de la unidad para expresar un intervalo o una diferencia de temperaturas quedan derogados, pero los usos que se derivan de estas decisiones siguen siendo admisibles por el momento". En consecuencia, ahora existe una amplia libertad de uso en lo que respecta a cómo indicar un intervalo de temperatura. Lo más importante es que la intención de uno debe ser clara y que se debe seguir la regla básica del SI; es decir, que no se debe confiar en el nombre de la unidad o en su símbolo para indicar la naturaleza de la magnitud. Por lo tanto, si un intervalo de temperatura es, por ejemplo, 10 K o 10 °C (que puede escribirse 10 kelvins o 10 grados Celsius), debe ser inequívoco mediante un contexto obvio o una declaración explícita de que la magnitud es un intervalo. Las reglas que rigen la expresión de temperaturas e intervalos se tratan en el "Folleto del SI, 8.ª edición" (PDF) del BIPM . (1,39  MiB ) .

Referencias

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La definición del diccionario de Celsius en Wikcionario

  • NIST, Definiciones de unidades básicas: Kelvin
  • El Observatorio Astronómico de Uppsala: Historia de la escala de temperatura Celsius
  • Universidad South Bank de Londres, Agua, datos científicos
  • Folleto BIPM, SI, sección 2.1.1.5, Unidad de temperatura termodinámica
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