Celsiusaste

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Lämpömittari celsius- ja fahrenheitasteikoilla.

Celsiusaste (yksikön tunnus °C [1]) on ruotsalaisen astronomin Anders Celsiuksen (1701–1744) vuonna 1742 esittelemä lämpötila-asteikko. Asteikko on empiirinen asteikko, jonka kaksi referenssipistettä ovat veden jäätymispiste ja kiehumispiste. Näille pisteille on annettu lämpötilat 0 °C ja 100 °C. Koska lämpötilat mitataan veden jäätymispisteen suhteen, kutsutaan sitä suhteelliseksi asteikoksi. Mittausteknisesti sen asteikko on välimatka-asteikko, jossa termodynaamisia laskelmia voi tehdä ainoastaan lämpötilaerojen avulla. Asteikosta tuli lopulta hyvin suosittu ja on käytössä lähes koko maailmassa lukuun ottamatta Fahrenheit-asteikkoa käyttävissä maissa.[2][3][4][5]

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

Celsiusaste on lämpötilan SI-järjestelmän mukainen kelvinin suora johdannaisyksikkö.[1][6] Toisaalta voidaan ajatella, että Celsius on erityisnimi Kelvin-asteikon lämpötilojen erotuksille eli lämpötilaeroille.[7]

Yksikönmääritelmä[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kelvin on määritelty termodynaamiseksi lämpötilaksi, jonka yksikkö on 1/273,16-osa termodynaamisesta lämpoötilasta veden kolmoispisteessä. Kolmoispisteen lämpötilaksi on siten määritelty tasan 273,16 K ja 0 °C on määritelty tasan 273,15 K. Kun celsiusaste on näin vaihdettu veden sulamispisteen epätarkasta määritelmästä tarkempaan veden kolmoispisteen lämpötilaan, on asteikkojen tarkkuus parantunut entisestään. Veden sulamispiste on edelleen noin 0 °C.[8]

Määritelmän mukaan 1 °C = 1 K, joten lämpötilamuunnokset ovat helppoja laskea. Lämpötilan suureen tunnuksina käytetään t celsiusasteille ja T kelvineille. Munnokset voidaan laskea

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

ja

\frac{t}{^\circ C}=\frac{T}{K}-273,15. [8]

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.[9]

Historiaa[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

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

Celsius ehdotti vuonna 1742 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 Pietarin yliopistossa esitellyt Delisle-asteikon, joka on voinut vaikutta käänteisen asteikon valintaan. Museum Gustavianumissa on tällainen lämpömittari vielä tallella.[11]

Koska Celsius tiesi ilmanpaineen vaikutukset kiehumispisteen arvoon, lukitsi hän kiehumispisteen vaatimuksella, 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 nykyisekseen, ja asetti sen 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 ja veden kiehumispiste. Hänen asteikkonsa oli oikeinpäin eli 0 astetta sulamispisteelle ja 100 astetta kiehumispisteelle. Christin ei huomioinut ilmanpaineen vaikutusta kiehumispisteen valinnassa. Tämän asteikkonsa hän julkisi paikallisessa lehdessä vuonna 1743. Cristinin asteita kutsuttiin centigradeiksi ja mittareita Lyonin lämpömittareiksi.[10][12]

Carl von Linné tilasi Uppasalan kasvitieteelliseen puutarhaan puutarhaan oman mittarin, joka toimitettiin sinne vuonna 1745 vuoden myöhässä. Sillä mitattiin jo loppuvuodesta lämpötiloja, joiden ylöskirjaukset ovat säilyneet nykypäiviin asti. Linnén mittarissa oli myös asteikko käännettynä "oikeinpäin", kuten Strömmerin asteikko oli 5 vuotta myöhemmin. Erotukseksi Celsiuksen asteista näitä uusia asteita kutsuttiin aluksi Celsius Novum'eiksi tai Ekströmeiksi (valmistaja) tai Strömmeiksi. Linnétä ja Christiniä voidaan molempia pitää nykyasteikon "isänä" mieluummin kuin Celsiusta, jolla oli alkuperäinen idea käyttää käänteistä asteikkoa.[11][13]

Osaksi SI-järjestelmää[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

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

Muuntaminen[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lämpotilayksiköiden muuntotaulukko
Mistä Mihin Yhtälö
Celsius Fahrenheit °F = °C · 1,8 + 32
Fahrenheit Celsius °C = (°F − 32) / 1,8
Celsius Kelvin K = °C + 273,15
Kelvin Celsius °C = K − 273,15

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. a b c SI-opas suomeksi, s. 4
  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 Taylor, Barry N. & Thompson, Ambler (toim.): The International System of Units (SI), 2008, s.25
  7. a b Taylor, Barry N. & Thompson, Ambler (toim.): The International System of Units (SI), 2008, s.26
  8. a b c Taylor, Barry N. & Thompson, Ambler (toim.): The International System of Units (SI), 2008, s.20
  9. a b SI-opas suomeksi, s. 19
  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

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]