Celsiusaste

Wikipedia
Ohjattu sivulta °C
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Lämpömittari celsius- ja fahrenheitasteikoilla.

Celsiusaste (yksikön tunnus °C, yksikön nimen kirjoitusasu "celsiusaste"[1]) on SI-järjestelmän mukainen lämpötilan johdannaisyksikkö. Celsius-asteikko on lämpötila-asteikko, jonka esitteli ruotsalainen astronomi Anders Celsius vuonna 1742. Celsius-asteikko on empiirinen asteikko, jonka kaksi referenssipistettä ovat veden jäätymis- ja kiehumispiste. Niille on annettu arvot 0 °C ja 100 °C. Mittausteknisesti Celsius-asteikko on välimatka-asteikko, jossa termodynaamisia laskelmia voi tehdä ainoastaan lämpötilaerojen avulla. Asteikosta tuli lopulta hyvin suosittu ja se on käytössä lähes koko maailmassa Yhdysvaltoja lukuun ottamatta.[2][3][4][5]

Celsius-asteikko SI-järjestelmässä[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Celsiusaste on lämpötilan SI-järjestelmän mukainen kelvinin suora johdannaisyksikkö.[6][7] Toisaalta voidaan ajatella, että celsiusaste on erityisnimi Kelvin-asteikon lämpötilojen erotuksille eli lämpötilaeroille.[8]

Yksikön määritelmä[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kelvin on määritelty termodynaamiseksi lämpötilaksi, jonka yksikkö on 1/273,16 termodynaamisesta lämpötilasta veden kolmoispisteessä. Kolmoispisteen lämpötilaksi on siten määritelty 273,16 K ja Celsius-asteikon nollakohdaksi 273,15 K. Koska veden kolmoispiste on tarkemmin määriteltävissä kuin sulamispiste, myös lämpötila-asteikon tarkkuus on parempi. Veden sulamispiste on edelleen noin 0 °C.[9]

Määritelmän mukaan Celsius-asteikon asteväli on sama kuin Kelvin-asteikolla, eli 1 °C = 1 K ja lämpötilamuunnokset ovat helppoja laskea. Lämpötilan suureen tunnuksina käytetään t celsiusasteille ja T kelvineille. Muunnokset voidaan laskea

\frac{T}{K}=\frac{t}{^\circ C}+273,15

ja

\frac{t}{^\circ C}=\frac{T}{K}-273,15. [9]

Suosituksia kirjoittamisesta[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Standardin mukainen merkintätapa on käyttää yksikön tunnusta. Näin ollen on oikein kirjoittaa esimerkiksi 20 °C tai 20 celsiusastetta pienellä etukirjaimella. On vältettävä kirjoittamista 20° (ilman C:tä), 20 astetta tai 20 astetta celsiusta. Luvun ja yksikön °C välissä on aina välilyönti.[1]

Historiaa[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Celsiuksen hahmottelema piirros mittaristaan, jolla oli käänteinen lämpötila-asteikko.

Ruotsalainen astronomi Anders Celsius ehdotti vuonna 1742 lämpötila-asteikkoa, jonka kaksi referenssipistettä olivat veden sulamispiste ja kiehumispiste. Kiehumispisteeksi asetettiin 0 °C ja sulamispisteeksi 100 °C. Asteikko oli siten käänteinen verrattuna muihin asteikkoihin.[10] Vain 10 vuotta aiemmin oli professori Joseph-Nicolas Delisle esitellyt Pietarin yliopistossa Delisle-asteikon, joka on voinut vaikuttaa käänteisen asteikon valintaan. Uppsalan yliopiston Museum Gustavianumissa on tallella lämpömittari, jossa on tällainen asteikko.[11]

Koska Celsius tiesi ilmanpaineen vaikuttavan kiehumispisteen arvoon, hän määritteli kiehumispisteen niin, että barometrin tuli olla "25 tuumaa ja 3 linjaa pitkä" eli sen tuli näyttää normaalia ilmanpainetta. Silloin vesi kiehuisi aina samassa lämpötilassa. Celsius kuoli pari vuotta myöhemmin, ja asteikkoa kehitti eteenpäin hänen työtoverinsa Märtin Strömmer. Hän käänsi asteikon toisin päin, eli nykyiselleen, ja asetti uuden mittarin vuonna 1750 vanhan Celsius-mittarin tilalle Uppsalan yliopiston meteorologiselle laitokselle, mistä lähtien sillä suoritettiin mittauksia.[10]

Ranskalainen Jean-Pierre Christin kehitti myös lämpömittarin, jonka referenssipisteet olivat jään sulamispiste (0 astetta) ja veden kiehumispiste (100 astetta), mutta hän ei huomioinut ilmanpaineen vaikutusta kiehumispisteen valinnassa. Christin julkaisi asteikkonsa paikallisessa lehdessä vuonna 1743. Cristinin asteita kutsuttiin ”centigradeiksi” ja mittareita ”Lyonin lämpömittareiksi”.[10][12] Carl von Linné tilasi Uppsalan kasvitieteelliseen puutarhaan oman mittarin, joka toimitettiin sinne vuonna 1745 vuoden myöhässä. Sillä mitattiin jo loppuvuodesta lämpötiloja, joiden kirjaukset ovat säilyneet nykypäiviin asti. Myös Linnén mittarissa asteikko oli käännetty nykyiselleen, kuten Strömmer teki 5 vuotta myöhemmin. Erotukseksi Celsiuksen asteista näitä uusia asteita kutsuttiin aluksi nimillä ”Celsius Novum”, ”Ekström” (valmistajan mukaan) tai ”Strömm”. Linnétä ja Christiniä voidaan molempia pitää nykyasteikon keksijöinä ennemmin kuin Celsiusta, joka käytti käänteistä asteikkoa.[11][13]

Osaksi SI-järjestelmää[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Vuonna 1948 celsiusaste liitettiin SI-järjestelmän osaksi Kansainvälinen mitta- ja painokonferenssin tapaamisessa 9. Conférence Générale des Poids et Mesures (CGPM) ja määrättiin olemaan 0,01 K alle kolmoispisteen. Samana vuonna Comité International des Poids et Mesures (CIPM) suositteli yksikön nimeksi celsiusaste (degree Celsius). Vuonna 1954 (10. CGPM) kelvin kiinnitettiin kolmoispisteeseen tarkasti lämpötilana 273,16 K, mikä vaikutti myös Celsius-asteikon määritelmään.[14]

SI-järjestelmän myötä Celsius-asteikko otettiin käyttöön lähes koko maailmassa 1970-luvulle mennessä. Fahrenheit-asteikko on yhä käytössä lähinnä vain Yhdysvalloissa, ja sielläkin tieteellisissä yhteyksissä käytetään yleensä Celsius-asteikkoa. Kanadassa lämpötilat ilmoitetaan usein kummankin asteikon mukaan, etenkin Yhdysvaltojen rajan läheisyydessä.[15] Isossa-Britanniassa Celsius-asteikkoa alettiin käyttää säätiedotuksissa vuonna 1962, mutta Fahrenheit-asteikkoa voidaan käyttää yhä epävirallisesti esimerkiksi mediassa.[16]

Muuntaminen[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lämpötilayksiköiden muuntotaulukko
Mistä Mihin Yhtälö
Celsiusaste Fahrenheit-aste °F = °C · 1,8 + 32
Fahrenheit-aste Celsiusaste °C = (°F − 32) / 1,8
Celsiusaste Kelvin K = °C + 273,15
Kelvin Celsiusaste °C = K − 273,15

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. a b c SI-opas, s. 19
  2. a b Lämpöopin luentomoniste, s.4-5, 1997
  3. a b Hyhkö, Heikki: Tilastotieteen johdantokurssi, s. 27–32, 2013.
  4. a b Hyhkö, Heikki: Tilastotieteen johdantokurssi, s. 59–60, 2013.
  5. a b Hyhkö, Heikki: Tilastotieteen johdantokurssi, s. 73, 2013.
  6. a b SI-opas, s. 4
  7. a b Taylor, Barry N. & Thompson, Ambler (toim.): The International System of Units (SI), 2008, s. 25.
  8. a b Taylor, Barry N. & Thompson, Ambler (toim.): The International System of Units (SI), 2008, s. 26.
  9. a b c Taylor, Barry N. & Thompson, Ambler (toim.): The International System of Units (SI), 2008, s. 20.
  10. a b c d Bolton, Henry: Evolution of the thermometer, 1900, s. 85–86.
  11. a b c Uppsalan Yliopisto: Linnaeus’ thermometer, 2008
  12. a b Fournet: Sur l'invention du thermomètre centigrade à mercure, 1845.
  13. a b Beckman: Celsius temperature scale, 2008.
  14. a b Taylor, Barry N. & Thompson, Ambler (toim.): The International System of Units (SI), 2008, s. 48.
  15. Kim Ann Zimmermann: Celsius: Facts, Formulas & History LiveScience. 25.9.2013. Viitattu 10.8.2014. (englanniksi)
  16. 50 years of Celsius weather forecasts – time to kill off Fahrenheit for good? Metric Views. 15.10.2012. Viitattu 10.8.2014. (englanniksi)

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]