Celsiusaste

Historia

Vuonna 1742 Anders Celsius teki "käänteisen" version nykyisestä Celsius-asteikosta. Tässä asteikossa nolla oli veden kiehumispiste ja 100 jään sulamispiste. Hän kirjoitti kokeistaan artikkelissaan Observations of two persistent degrees on a thermometer. Hän osoitti, että ilmanpaine ei periaatteessa vaikuttanut jään sulamispisteeseen. Jää muuttui vedeksi samassa lämpötilassa riippumatta siitä, oliko se merenpinnan tasolla vai vuorella. Toisin oli veden kiehumispisteen laita. Se kiehuisi helpommin pienemmässä paineessa (vuorella). Hän päätti, että lämpötila-asteikon nollapiste (veden kiehumispiste) asetettaisiin merenpinnan vakioilmanpaineeseen. Tämä paine tunnetaan nimellä yksi ilmakehä. Vuonna 1954 kymmenennen CGPM:n (General Conference on Weights and Measures, yleinen paino- ja mittakonferenssi) päätöslauselmassa 4 määriteltiin, mikä on yksi vakioilmakehä (101,325 kPa tai 14,6959 psi).  

Vuonna 1744, Anders Celsiuksen kuolinvuonna, kuuluisa ruotsalainen kasvitieteilijä Carolus Linnaeus (1707-1778) käytti Celsiuksen asteikon käänteistä versiota ostaessaan ensimmäisen lämpömittarinsa. Siinä oli asteikko, jossa nolla edusti jään sulamispistettä ja 100 veden kiehumispistettä, kuten nykyäänkin. Hänen kasvihuoneissaan käyttämänsä "Linnaeus-lämpömittarin" valmisti Daniel Ekström, joka oli tuolloin Ruotsin johtava tieteellisten instrumenttien valmistaja. Ekströmin työpaja sijaitsi Tukholman observatorion kellarissa. Kuten usein tapahtui tällä ennen nykyaikaista viestintää edeltävällä aikakaudella, monien fyysikoiden, tiedemiesten ja mittalaitevalmistajien ansioksi luetaan, että he olivat itsenäisesti valmistaneet saman mitta-asteikon; heidän joukossaan olivat Ruotsin kuninkaallisen tiedeakatemian (jolla oli mittalaitepaja) sihteeri Pehr Elvius, jonka kanssa Linnaeus oli myös keskustellut, Lyonin Christin, mittalaitevalmistaja Daniel Ekström ja Mårten Strömer (1707-1770), joka oli opiskellut tähtitiedettä Anders Celsiuksen johdolla.

Ensimmäinen tunnettu asiakirja, jossa lämpötilat ilmoitetaan tällä nykyaikaisella "eteenpäin" menevällä Celsius-asteikolla, on 16. joulukuuta 1745 päivätty Hortus Upsaliensis -teos, jonka Linnaeus kirjoitti oppilaalleen Samuel Nauclérille. Siinä Linnaeus raportoi Uppsalan yliopiston kasvitieteellisen puutarhan orangerian sisäiset lämpötilat:

...koska caldarium (kasvihuoneen lämmin osa) saa ikkunoiden kulman ansiosta, pelkästään auringon säteiden vaikutuksesta, niin paljon lämpöä, että lämpömittari nousee usein 30 asteeseen, vaikka innokas puutarhuri yleensä huolehtii siitä, että se ei nouse yli 20-25 asteeseen ja talvella ei alle 15 asteeseen....

Seuraavien 204 vuoden ajan tieteelliset ja lämpömittariyhteisöt ympäri maailmaa kutsuivat tätä asteikkoa "celsiusasteikoksi". Lämpötilat ilmoitettiin asteasteikolla usein muodossa "astetta" tai "celsiusastetta". Lämpötila-arvojen symboli tällä asteikolla oli °C (eri muodoissa vuosien mittaan). Koska "celsiusaste" oli myös espanjan- ja ranskankielinen nimi kulmamittayksikölle (suorakulman sadasosa) ja koska sillä oli samanlainen merkitys myös muilla kielillä, termiä "senttimetriaste" käytettiin silloin, kun kansainvälisessä viestinnässä tarvittiin erittäin tarkkaa ja selkeää kieltä, kuten kansainvälisessä paino- ja mittauslaitoksessa (BIPM). Yhdeksäs CGPM (General Conference on Weights and Measures) ja CIPM (International Committee for Weights and Measures) päättivät virallisesti käyttää "celsiusastetta" (symboli: °C) vuonna 1948.

Vuonna 1948 päätettiin käyttää sanaa Celsius kolmesta syystä:

1. Kaikkien yleisten lämpötila-asteikkojen yksiköt on nimetty jonkun niihin läheisesti liittyvän henkilön mukaan - Kelvin, Celsius, Fahrenheit, Réaumur ja Rankine.
2. Symbolia °C, jota oli vuosisatojen ajan käytetty sadasosamäärän yhteydessä, voitiin käyttää edelleen, mutta se tarkoitti nyt celsiusastetta. (Linnaeuksella oli tärkeä osa nykyaikaisessa asteikossa, mutta Celsius kehitti sen ensin).
3. Uusi nimi merkitsi sitä, että celsiusastetta voitiin jälleen käyttää vain kulmamittayksikön ranskankielisenä nimenä.

Kesti kuitenkin lähes kaksi vuosikymmentä, ennen kuin koulukirjoissa siirryttiin Celsius-asteesta Celsius-asteeseen, ja monet ihmiset käyttävät edelleen vanhaa nimeä.

Esimerkkejä

• Celsius-asteikolla vesi jäätyy 0 asteessa ja kiehuu 100 asteessa.
• Huoneen lämpötila on noin 20 °C.
• Absoluuttinen nollapiste (kylmin mahdollinen lämpötila) on -273,15 °C.
• Etelämantereen talvet voivat olla -80-90 °C:n lämpötiloja.
• Ihmisen ruumiinlämpö on yleensä 37 °C.

Lämpötilan muunnokset

• Jotta celsiusasteiden lämpötila muuttuisi kelvineiksi, on lisättävä 273,15. Esimerkiksi 0 celsiusastetta, joka on lämpötila, jossa vesi jäätyy, on 273,15 kelviniä.
• Jotta kelvineinä ilmaistu lämpötila muuttuisi celsiusasteiksi, siitä on vähennettävä 273,15. Esimerkiksi 310 K on sama lämpötila kuin 36,85 °C, joka on suunnilleen ihmiskehon lämpötila.
• Jotta Celsius-asteiden lämpötila muuttuisi Fahrenheit-asteiksi, se on kerrottava 9/5:llä ja lisättävä 32: F = (9/5)C + 32.
• Jotta Fahrenheit-asteiden lämpötila voidaan muuttaa celsiusasteiksi, on vähennettävä 32 ja kerrottava tulos 5/9:llä: C = (F - 32) * 5/9.