Celsius -Celsius

degré Celsius
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Un thermomètre calibré en degrés Celsius
informations générales
Système d'unité Unité dérivée SI
Unité de Température
Symbole °C
Nommé après Anders Celsius
Conversions
x  °C dans ... ... est égal à ...
   Unités de base SI    x + 273,15  K
   Unités impériales / américaines     9/5x + 32  °F

Le degré Celsius est une unité de température sur l' échelle Celsius , une échelle de température connue à l'origine sous le nom d' échelle centigrade . Le degré Celsius (symbole : °C ) peut faire référence à une température spécifique sur l'échelle Celsius ou à une unité pour indiquer une différence ou une plage entre deux températures. Elle porte le nom de l'astronome suédois Anders Celsius (1701-1744), qui a développé une échelle de température similaire en 1742. Avant d'être renommée en l'honneur d'Anders Celsius en 1948, l'unité s'appelait centigrade , du latin centum , qui signifie 100, et diplômé, ce qui signifie étapes. La plupart des grands pays utilisent cette échelle ; l'autre grande échelle, Fahrenheit , est encore utilisée aux États-Unis, dans certains territoires insulaires et au Libéria . L' échelle Kelvin est utilisée dans les sciences, 0 K (-273,15 °C) représentant le zéro absolu .

Depuis 1743, l'échelle Celsius est basée sur 0 °C pour le point de congélation de l'eau et 100 °C pour le point d'ébullition de l'eau à une  pression de 1 atm . Avant 1743, les valeurs étaient inversées (c'est-à-dire que le point d'ébullition était de 0 degré et le point de congélation de 100 degrés). Le renversement d'échelle de 1743 a été proposé par Jean-Pierre Christin .

Par accord international, entre 1954 et 2019, l'unité degré Celsius et l'échelle Celsius étaient définies par le zéro absolu et le point triple de l'eau. Après 2007, il a été précisé que cette définition faisait référence à l'eau océanique moyenne standard de Vienne (VSMOW), une norme d'eau définie avec précision. Cette définition reliait également précisément l'échelle Celsius à l' échelle Kelvin , qui définit l' unité de base SI de la température thermodynamique avec le symbole K. Le zéro absolu, la température la plus basse possible, est défini comme étant exactement 0 K et -273,15 ° C. Jusqu'au 19 mai 2019, la température du point triple de l'eau était définie comme étant exactement 273,16 K (0,01 °C). Cela signifie qu'une différence de température d'un degré Celsius et celle d'un kelvin sont exactement les mêmes.

Le 20 mai 2019, le kelvin a été redéfini de sorte que sa valeur est désormais déterminée par la définition de la constante de Boltzmann plutôt que d'être définie par le point triple de VSMOW. Cela signifie que le point triple est maintenant une valeur mesurée et non une valeur définie. La valeur exacte nouvellement définie de la constante de Boltzmann a été sélectionnée de sorte que la valeur mesurée du point triple VSMOW soit exactement la même que l'ancienne valeur définie dans les limites de précision de la métrologie contemporaine . Le degré Celsius reste exactement égal au kelvin, et 0 K reste exactement −273,15 °C.

Histoire

Une illustration du thermomètre original d' Anders Celsius . Notez l'échelle inversée, où 100 est le point de congélation de l'eau et 0 est son point d'ébullition.

En 1742, l'astronome suédois Anders Celsius (1701-1744) a créé une échelle de température qui était l'inverse de l'échelle maintenant connue sous le nom de "Celsius": 0 représentait le point d'ébullition de l'eau, tandis que 100 représentait le point de congélation de l'eau. Dans son article Observations de deux degrés persistants sur un thermomètre , il a raconté ses expériences montrant que le point de fusion de la glace n'est essentiellement pas affecté par la pression. Il a également déterminé avec une précision remarquable comment le point d'ébullition de l'eau variait en fonction de la pression atmosphérique. Il a proposé que le point zéro de son échelle de température, étant le point d'ébullition, soit calibré à la pression barométrique moyenne au niveau moyen de la mer. Cette pression est connue sous le nom d'une atmosphère standard . La 10e Conférence générale des poids et mesures (CGPM) du BIPM en 1954 a défini une atmosphère standard égale précisément à 1 013 250 dynes par centimètre carré (101,325  kPa ).

En 1743, le physicien lyonnais Jean-Pierre Christin , secrétaire permanent de l' Académie de Lyon , inverse l'échelle Celsius de sorte que 0 représente le point de congélation de l'eau et 100 représente le point d'ébullition de l'eau. Certains attribuent à Christin l'invention indépendante de l'inverse de l'échelle originale de Celsius, tandis que d'autres pensent que Christin a simplement inversé l'échelle de Celsius. Le 19 mai 1743, il publia le dessin d'un thermomètre à mercure , le "Thermomètre de Lyon" construit par l'artisan Pierre Casati qui utilisait cette échelle.

En 1744, coïncidant avec la mort d'Anders Celsius, le botaniste suédois Carl Linnaeus (1707–1778) a inversé l'échelle de Celsius. Son "linnaeus-thermomètre" sur mesure, destiné à être utilisé dans ses serres, a été fabriqué par Daniel Ekström, le principal fabricant suédois d'instruments scientifiques à l'époque, dont l'atelier était situé dans le sous-sol de l'observatoire de Stockholm. Comme cela arrivait souvent à cette époque avant les communications modernes, de nombreux physiciens, scientifiques et fabricants d'instruments sont crédités d'avoir développé indépendamment cette même échelle; parmi eux se trouvaient Pehr Elvius, le secrétaire de l'Académie royale suédoise des sciences (qui avait un atelier d'instruments) et avec qui Linnaeus avait correspondu; Daniel Ekström , le luthier ; et Mårten Strömer (1707–1770) qui avait étudié l'astronomie sous Anders Celsius.

Le premier document suédois connu faisant état des températures dans cette échelle Celsius "avancée" moderne est l'article Hortus Upsaliensis daté du 16 décembre 1745 que Linné écrivit à l'un de ses élèves, Samuel Nauclér. Dans ce document, Linnaeus a raconté les températures à l'intérieur de l'orangerie du jardin botanique de l'Université d'Uppsala :

...  puisque le caldarium (la partie chaude de la serre) par l'angle des fenêtres, uniquement des rayons du soleil, obtient une chaleur telle que le thermomètre atteint souvent 30 degrés, bien que le jardinier passionné se garde généralement de laisser ça monte à plus de 20 à 25 degrés, et en hiver pas moins de 15 degrés  ...

Celsius par rapport à Celsius

  Pays qui utilisent Fahrenheit (°F).
  Pays qui utilisent à la fois les degrés Fahrenheit (°F) et Celsius (°C).
  Pays qui utilisent Celsius (°C).

Depuis le 19e siècle, les communautés scientifiques et thermométriques du monde entier ont utilisé l'expression « échelle centigrade » et les températures étaient souvent rapportées simplement en « degrés » ou, lorsqu'une plus grande spécificité était souhaitée, en « degrés centigrades », avec le symbole °C.

Dans la langue française, le terme centigrade signifie également un centième de grade , lorsqu'il est utilisé pour la mesure angulaire . Le terme degré centésimal a été introduit plus tard pour les températures, mais était également problématique, car il signifie grade (un centième d'angle droit) en français et en espagnol. Le risque de confusion entre la température et la mesure angulaire a été éliminé en 1948 lorsque la 9e réunion de la Conférence générale des poids et mesures et le Comité international des poids et mesures (CIPM) ont officiellement adopté le "degré Celsius" pour la température.

Alors que «Celsius» est le terme couramment utilisé dans les travaux scientifiques, «centigrade» reste d'usage courant dans les pays anglophones, en particulier dans des contextes informels.

Alors qu'en Australie à partir du 1er septembre 1972, seules les mesures Celsius étaient données pour la température dans les bulletins/prévisions météorologiques, ce n'est qu'en février 1985 que les prévisions météorologiques émises par la BBC sont passées de "Centigrade" à "Celsius".

Températures courantes

Certaines températures clés reliant l'échelle Celsius à d'autres échelles de température sont présentées dans le tableau ci-dessous.

Relations d'échelle clés
Kelvin Celsius Fahrenheit Rankine
Zéro absolu (exactement) 0K −273,15 °C −459,67 °F 0 ° R
Point d'ébullition de l'azote liquide 77,4 000 −195,8 °C −320,4 °F 139.3 °F
Point de sublimation de la neige carbonique 195.1 K −78 °C −108,4 °F 351.2 ° D
Intersection des échelles Celsius et Fahrenheit 233.15 K −40 °C −40 °F 419.67 °F
Point de fusion de H 2 O (glace purifiée) 273.1499K −0,0001 °C 31.9998 °F 491.6698 °R
Température ambiante (norme NIST) 293.15 K 20.0 °C 68.0 °F 527.69 °F
Température normale du corps humain (moyenne) 310.15 K 37,0 °C 98.6 °F 558.27 ° R
Point d'ébullition de l'eau à 1 atm (101,325 kPa)
(approximatif : voir Point d'ébullition )
373.1339K 99.9839 °C 211.971 °F 671.6410 °R

Composition du nom et du symbole

Le "degré Celsius" est la seule unité SI dont le nom d'unité complet contient une lettre majuscule depuis 1967, lorsque l' unité de base SI pour la température est devenue le kelvin , remplaçant le terme capitalisé degrés Kelvin . La forme plurielle est "degrés Celsius".

La règle générale du Bureau international des poids et mesures (BIPM) est que la valeur numérique précède toujours l'unité et qu'un espace est toujours utilisé pour séparer l'unité du nombre, par exemple « 30,2 °C » (et non « 30,2 °C " ou "30,2°C"). Les seules exceptions à cette règle concernent les symboles d'unité pour le degré , la minute et la seconde pour l'angle du plan (°, ′ et ″, respectivement), pour lesquels aucun espace n'est laissé entre la valeur numérique et le symbole d'unité. D'autres langues et diverses maisons d'édition peuvent suivre des règles typographiques différentes.

Caractère Unicode

Unicode fournit le symbole Celsius au point de code U+2103 DEGREE CELSIUS . Cependant, il s'agit d'un caractère de compatibilité fourni pour la compatibilité aller -retour avec les encodages hérités. Il permet facilement un rendu correct pour les scripts d'Asie de l'Est écrits verticalement, tels que le chinois. La norme Unicode déconseille explicitement l'utilisation de ce caractère : "En utilisation normale, il est préférable de représenter les degrés Celsius "°C" avec une suite de U+00B0 ° SIGNE DE DEGRÉ + U+0043 C LETTRE MAJUSCULE LATINE C , plutôt que U +2103 DEGRE CELSIUS . Pour la recherche, traitez ces deux séquences comme identiques."

Températures et intervalles

Le degré Celsius est soumis aux mêmes règles que le kelvin en ce qui concerne l'utilisation de son nom d'unité et de son symbole. Ainsi, en plus d'exprimer des températures spécifiques le long de son échelle (ex. " Le gallium fond à 29,7646 °C" et "La température extérieure est de 23 degrés Celsius"), le degré Celsius convient également pour exprimer des intervalles de température : les différences entre les températures ou leurs incertitudes (ex. "La sortie de l'échangeur de chaleur est plus chaude de 40 degrés Celsius" et "Notre incertitude standard est de ±3 °C"). En raison de ce double usage, il ne faut pas se fier au nom de l'unité ou à son symbole pour indiquer qu'une quantité est un intervalle de température ; elle doit être sans ambiguïté grâce au contexte ou à une déclaration explicite indiquant que la quantité est un intervalle. Ceci est parfois résolu en utilisant le symbole ° C (prononcé «degrés Celsius») pour une température et C ° (prononcé «degrés Celsius») pour un intervalle de température, bien que cette utilisation ne soit pas standard. Une autre façon d'exprimer la même chose est « 40 °C ± 3 K » , que l'on trouve couramment dans la littérature.

La mesure Celsius suit un système d'intervalle mais pas un système de rapport ; et il suit une échelle relative et non une échelle absolue. Par exemple, un objet à 20 °C n'a pas deux fois plus d'énergie qu'à 10 °C ; et 0 °C n'est pas la valeur Celsius la plus basse. Ainsi, les degrés Celsius sont une mesure d'intervalle utile mais ne possèdent pas les caractéristiques des mesures de rapport comme le poids ou la distance.

Coexistence des échelles Kelvin et Celsius

En science et en ingénierie, l'échelle Celsius et l'échelle Kelvin sont souvent utilisées en combinaison dans des contextes proches, par exemple "une valeur mesurée était de 0,01023 ° C avec une incertitude de 70 μK". Cette pratique est autorisée car la magnitude du degré Celsius est égale à celle du kelvin. Nonobstant l'approbation officielle prévue par la décision no. 3 de la Résolution 3 de la 13e CGPM, qui stipulait qu'"un intervalle de température peut également être exprimé en degrés Celsius", la pratique consistant à utiliser simultanément °C et K reste répandue dans le monde scientifique car l'utilisation des formes préfixées SI du degré Celsius (comme "μ°C" ou "microdegrés Celsius") pour exprimer un intervalle de température n'a pas été bien adopté.

Points de fusion et d'ébullition de l'eau

Formules de conversion de température Celsius
de Celsius à Celsius
Fahrenheit [°F] = [°C] ×  95  + 32 [°C] = ([°F] − 32) ×  59
Kelvin [K] = [°C] + 273,15 [°C] = [K] − 273,15
Rankine [°R] = ([°C] + 273,15) ×  95 [°C] = ([°R] − 491,67) ×  59
Pour des intervalles de température plutôt que des températures spécifiques,
1 °C = 1 K = 95  °F = 95  °R
Comparaisons entre différentes échelles de température

Les points de fusion et d'ébullition de l'eau ne font plus partie de la définition de l'échelle Celsius. En 1948, la définition a été modifiée pour utiliser le point triple de l'eau. En 2005, la définition a été affinée pour utiliser de l'eau avec une composition isotopique définie avec précision (VSMOW) pour le point triple. En 2019, la définition a été modifiée pour utiliser la constante de Boltzmann , découplant complètement la définition du kelvin des propriétés de l'eau . Chacune de ces définitions formelles laissait les valeurs numériques de l'échelle Celsius identiques à la définition précédente dans les limites de précision de la métrologie de l'époque.

Lorsque les points de fusion et d'ébullition de l'eau ont cessé de faire partie de la définition, ils sont devenus des quantités mesurées à la place. C'est aussi le cas du point triple.

En 1948, lorsque la 9e Conférence générale des poids et mesures ( CGPM ) dans la résolution 3 a envisagé pour la première fois d'utiliser le point triple de l'eau comme point de définition, le point triple était si proche d'être supérieur de 0,01 ° C au point de fusion connu de l'eau, il était simplement défini comme précisément 0,01 °C. Cependant, des mesures ultérieures ont montré que la différence entre les points triple et de fusion de VSMOW est en fait très légèrement (<0,001 °C) supérieure à 0,01 °C. Ainsi, le point de fusion réel de la glace est très légèrement (moins d'un millième de degré) inférieur à 0 °C. De plus, la définition du point triple de l'eau à 273,16 K a défini avec précision l'amplitude de chaque incrément de 1 ° C en termes d' échelle de température thermodynamique absolue (faisant référence au zéro absolu). Désormais découplée du point d'ébullition réel de l'eau, la valeur « 100 °C » est plus chaude que 0 °C – en termes absolus – d'un facteur de précisément 373.15/273.15(environ 36,61 % thermodynamiquement plus chaud). En respectant strictement la définition en deux points pour l'étalonnage, le point d'ébullition de VSMOW sous une atmosphère de pression standard était en fait de 373,1339 K (99,9839 ° C). Lorsqu'il est calibré selon ITS-90 (une norme d'étalonnage comprenant de nombreux points de définition et couramment utilisée pour l'instrumentation de haute précision), le point d'ébullition de VSMOW était légèrement inférieur, environ 99,974 ° C.

Cette différence de point d'ébullition de 16,1 millikelvins entre la définition originale de l'échelle Celsius et la précédente (basée sur le zéro absolu et le point triple) a peu de signification pratique dans les applications quotidiennes courantes car le point d'ébullition de l'eau est très sensible aux variations de la pression barométrique . Par exemple, un changement d'altitude de seulement 28 cm (11 po) fait changer le point d'ébullition d'un millikelvin.

Voir également

Remarques

Références

Liens externes

La définition du dictionnaire de Celsius au Wiktionnaire