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Celsius (ou centigrade) est une échelle de température nommée d'après l'astronome suédois Anders Celsius (1701-1744), qui a proposé un tel système deux ans avant sa mort. Le terme degré Celsius (symbole: ° C) fait référence à une température spécifique sur l'échelle de température Celsius. le degré Celsius est également un incrément unitaire de température à utiliser pour indiquer une température intervalle (une différence entre deux températures).

L'échelle Celsius a été adoptée comme norme pour les mesures de température régulières par la plupart des pays du monde et par l'ensemble de la communauté scientifique. Aux États-Unis, cependant, l'échelle Celsius est principalement utilisée par les scientifiques et de nombreux ingénieurs (en particulier dans les domaines de haute technologie), tandis que l'échelle Fahrenheit est couramment utilisée par le public profane et par les pouvoirs publics, l'industrie et la météorologie.

Définition, températures clés et conversion vers d'autres échelles

Jusqu'en 1954, 0 ° C sur l'échelle Celsius était défini comme le point de fusion de la glace et 100 ° C était le point d'ébullition de l'eau sous une pression d'une atmosphère standard; cette définition simplifiée est encore couramment enseignée dans les écoles. Cependant, l'unité «degré Celsius» et l'échelle Celsius sont désormais, par accord international, définies par deux points: zéro absolu et le point triple de l'eau spécialement préparée (Vienna Standard Mean Ocean Water, ou VSMOW1).

Zéro absolu-la température à laquelle rien ne pourrait être plus froid et aucune énergie thermique ne reste dans une substance-est définie comme étant précisément 0 K et −273,15 ° C. La température du point triple2 d'eau est définie comme étant précisément 273,16 K et 0,01 ° C.

Cette définition fixe la magnitude du degré Celsius et du degré Kelvin comme étant précisément 1 / 273.16 la différence entre le zéro absolu et le point triple de l'eau. Ainsi, il définit la magnitude d'un degré Celsius et d'un Kelvin pour être exactement équivalente. De plus, il établit la différence entre les points nuls des deux échelles comme étant précisément 273,15 degrés Celsius (−273,15 ° C = 0 K et 0,01 ° C = 273,16 K).

Pour une conversion exacte entre Fahrenheit et Celsius, les formules suivantes peuvent être appliquées. Ici, F est la valeur en Fahrenheit et c la valeur en Celsius:

  • F ° Fahrenheit à c ° Celsius: (f - 32) ° F × 5 ° C / 9 ° F = (f - 32) /1.8 ° C = c ° C
  • c ° Celsius à F ° Fahrenheit: (c ° C × 9 ° F / 5 ° C) + 32 ° F = (c × 1,8) ° F + 32 ° F = f ° F

Il s'agit également d'une conversion exacte utilisant l'identité -40 ° F = -40 ° C. Encore, F est la valeur en Fahrenheit et c la valeur en Celsius:

  • F ° Fahrenheit à c ° Celsius: ((f + 40) ÷ 1,8) - 40 = c.
  • c ° Celsius à F ° Fahrenheit: ((c + 40) * 1,8) - 40 = f.

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

KelvinCelsiusFahrenheitZéro absolu

(précis, par définition)

0 K − 273,15 ° C − 459,67 ° F Point de fonte des glaces 273,15 K0 ° C32 ° F Point triple de l'eau

(précis, par définition)

273.16 K0.01 ° C32.018 ° F Point d'ébullition de l'eau UNE373.1339 K99.9839 ° C211.9710 ° F

UNE Pour l'eau moyenne océanique standard de Vienne à une pression d'une atmosphère standard (101,325 kPa) lorsqu'elle est étalonnée uniquement selon la définition en deux points de la température thermodynamique. Les définitions plus anciennes de l'échelle Celsius définissaient autrefois le point d'ébullition de l'eau sous une atmosphère standard comme étant précisément 100 ° C. Cependant, la définition actuelle se traduit par un point d'ébullition qui est en fait de 16,1 mK de moins. Pour en savoir plus sur le point d'ébullition réel de l'eau, voir Les points de fusion et d'ébullition de l'eau ci-dessous.

Histoire

Un thermomètre calibré en degrés Celsius. La zone bleue indique des températures glaciales. Le saviez-vous? En 1742, l'astronome suédois Anders Celsius a créé une échelle de température qui était l'inverse de l'échelle Celsius moderne

En 1742, Anders Celsius a créé une version «à l'envers» de l'échelle de température Celsius moderne, en utilisant zéro pour représenter le point d'ébullition de l'eau et 100 pour représenter le point de fusion de la glace. Dans son journal Observations de deux degrés persistants sur un thermomètre, il a raconté ses expériences montrant que le point de fusion de la glace n'était 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 zéro sur son échelle de température (point d'ébullition de l'eau) soit étalonné à la pression barométrique moyenne au niveau moyen de la mer. Cette pression est connue comme une atmosphère standard. En 1954, la résolution 4 de la 10e CGPM (la Conférence générale des poids et mesures) a établi au niveau international qu'une atmosphère standard était une pression équivalente à 1 013 250 dynes par cm2 (101,325 kPa).

En 1744, coïncidant avec la mort d'Anders Celsius, le célèbre botaniste Carolus Linnaeus (1707 - 1778) a effectivement inversé l'échelle de Celsius à la réception de son premier thermomètre comportant une échelle où zéro représentait le point de fusion de la glace et 100 représentait le point d'ébullition de l'eau. Son «thermomètre linné» sur mesure, à utiliser dans ses serres, a été fabriqué par Daniel Ekström, le premier fabricant suédois d'instruments scientifiques à l'époque. Comme cela s'est souvent produit à cette époque avant les communications modernes, de nombreux physiciens, scientifiques et fabricants d'instruments sont reconnus pour avoir développé indépendamment cette même échelle;3 parmi eux, Pehr Elvius, le secrétaire de l'Académie royale suédoise des sciences (qui avait un atelier d'instruments) et avec qui Linné avait été en correspondance; Chrétien de Lyon; Daniel Ekström, le luthier suédois; et Mårten Strömer (1707-1770), qui avait étudié l'astronomie sous Anders Celsius.

Le premier document connu4 rapportant les températures dans cette échelle Celsius «vers l'avant» moderne est le papier Hortus Upsaliensis datée du 16 décembre 1745 que Linnaeus écrivit à son élève, Samuel Nauclér. Dans ce document, Linnaeus a raconté les températures à l'intérieur de l'orangerie du Jardin botanique de l'Université d'Uppsala:

«… Depuis le caldarium (la partie chaude de la serre) par l'angle
des fenêtres, simplement à partir des rayons du soleil, obtient une telle chaleur
que le thermomètre atteint souvent 30 degrés, bien que le vif
le jardinier prend généralement soin de ne pas le laisser monter à plus de 20 à 25
degrés, et en hiver pas moins de 15 degrés ... "

Au cours des 204 années suivantes, les communautés scientifiques et de thermométrie du monde entier ont appelé cette échelle «l'échelle centigrade». Les températures sur l'échelle centigrade étaient souvent signalées simplement comme «degrés» ou, lorsqu'une plus grande spécificité était souhaitée, «degrés centigrades». Le symbole pour les valeurs de température sur cette échelle était ° C (dans plusieurs formats au fil des ans). Étant donné que le terme «centigrade» était également le nom en français d'une unité de mesure angulaire (centième d'angle droit) et avait une connotation similaire dans d'autres langues, le terme «degré centésimal» a été utilisé lorsqu'il était très précis et sans ambiguïté. la langue était exigée par les organismes internationaux de normalisation tels que le Bureau international des poids et mesures (BIPM). La 9e CGPM (Conférence générale des poids et mesures) et le CIPM (Comité international des poids et mesures) ont officiellement adopté le «degré Celsius» (symbole: ° C) en 1948.5 Pour les profanes du monde entier, y compris les manuels scolaires, la transition complète centigrade à Celsius requis près de deux décennies après cette adoption officielle.

Températures et intervalles

Le terme "degrés Celsius" peut être utilisé de deux manières différentes: (a) pour exprimer des mesures de température, et (b) pour exprimer des intervalles de température, c'est-à-dire des différences entre les températures ou des incertitudes dans les mesures de température. Des exemples du premier cas seraient: «Le gallium fond à 29,7646 ° C»; ou, "La température extérieure est de 23 degrés Celsius." Des exemples du deuxième cas seraient: "Cet échangeur de chaleur a une sortie qui est plus chaude de 40 degrés Celsius"; ou, "L'incertitude standard dans la mesure de cette température est de ± 3 ° C."

Étant donné cette double utilisation, 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; il doit être sans ambiguïté par le contexte ou par une déclaration explicite que la quantité est un intervalle.6

L'intervalle de température d'un degré Celsius est le même que celui d'un Kelvin. Pour cette raison, en science (en particulier) et en ingénierie, les échelles Celsius et Kelvin sont souvent utilisées simultanément dans le même article (par exemple: «… sa valeur mesurée était de 0,01023 ° C avec une incertitude de 70 µK…»). Nonobstant les approbations officielles de la Résolution 3 de la 13e CGPM (1967/68) et de la Résolution 7 de la 9e CGPM (1948), la pratique d'utiliser simultanément à la fois «° C» et «K» reste répandue dans le monde technique, car le l'utilisation de formes préfixées SI telles que «µ ° C» ou «millidegrees Celsius» pour exprimer un intervalle de température n'a pas été bien adoptée.

Les points de fusion et d'ébullition de l'eau

La définition de l'échelle Celsius au point triple de l'eau VSMOW (273,16 kelvins et 0,01 ° C), et à zéro absolu (zéro kelvin et −273,15 ° C), est que les points de fusion et d'ébullition de l'eau sous une pression de une atmosphère standard (1013,25 mbar) n'est plus le point déterminant de l'échelle Celsius. En 1948, lorsque la 9e Conférence générale des poids et mesures (CGPM), dans sa 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 près d'être 0,01 ° C supérieur au point de fusion connu de l'eau, il a simplement été défini comme étant précisément 0,01 ° C. Cependant, les mesures actuelles montrent que les points triple et de fusion de l'eau VSMOW sont en fait très légèrement (<0,001 ° C) supérieurs 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 (en 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 adhérant strictement selon la définition de l'étalonnage en deux points, le point d'ébullition de l'eau VSMOW sous une atmosphère de pression standard est en réalité de 373,1339 K (99,9839 ° C). Lorsqu'il est étalonné sur ITS-90 (un étalon d'étalonnage comprenant de nombreux points de définition et couramment utilisé pour l'instrumentation de haute précision), le point d'ébullition de l'eau VSMOW est légèrement inférieur, à environ 99,974 ° C.7

Cette différence de point d'ébullition de 16,1 millikelvins (millièmes de degré Celsius) entre la définition d'origine de l'échelle Celsius et la définition actuelle (basée sur le zéro absolu et le point triple) a peu de sens pratique dans la vie réelle, car le point d'ébullition de l'eau est extrêmement sensible aux variations de pression barométrique. Par exemple, un changement d'altitude de seulement 28 cm (11 pouces) modifie ce point d'ébullition d'un millikelvin.

Formatage

Le «degré Celsius» est la seule unité SI qui a une lettre majuscule dans son nom complet en anglais.

Le mot «degré» peut être abrégé en «deg». Par conséquent, les moyens suivants sont autorisés pour exprimer degré Celsius: singulier Pluriel)

degré Celsius / (degrés Celsius)
deg Celsius / (même)
degré C / (degrés C)
deg C / (même)
° C / (même)

Comme pour la plupart des autres symboles d'unité et tous les symboles de température, un espace est placé entre la valeur numérique et le symbole ° C; par exemple, "23 ° C" (ne pas «23 ° C» ou «23 ° C»). Seuls les symboles d'unité pour les angles sont placés immédiatement après la valeur numérique sans espace intermédiaire; par exemple, "un virage à 90 °".8

Le caractère spécial Unicode ° C

Unicode, qui est une norme industrielle conçue pour permettre aux textes et symboles de tous les systèmes d'écriture du monde d'être systématiquement représentés et manipulés par les ordinateurs, inclut un caractère spécial «° C» à U + 2103. Un types lors de l'encodage de ce caractère spécial dans une page Web. Son apparence est similaire à celle obtenue en tapant ses deux composantes (° et C) l'une après l'autre. Pour mieux voir la différence entre les deux, ci-dessous en texte marron est le degré Celsius suivi immédiatement par la version à deux composants:

℃ ° C

Lorsqu'elle est affichée sur des ordinateurs qui prennent en charge et mappent correctement Unicode, la ligne ci-dessus peut être similaire à la ligne ci-dessous (la taille peut varier):

Selon le système d'exploitation, le navigateur Web et la police par défaut, le «C» dans le caractère Unicode peut être plus étroit et légèrement plus grand qu'un C majuscule ordinaire; précisément l'inverse peut être vrai sur d'autres plates-formes. Cependant, il existe généralement une différence perceptible entre les deux.

Voir également

  • Zéro absolu
  • Fahrenheit
  • Chaleur
  • Kelvin
  • Température

Remarques

  1. ↑ Vienna Standard Mean Ocean Water (VSMOW) est une norme d'eau isotopique définie en 1968 par l'Agence internationale de l'énergie atomique. Il sert d'étalon de référence pour comparer les rapports isotopiques de l'hydrogène et de l'oxygène, principalement dans les échantillons d'eau. L'eau VSMOW très pure et distillée est également utilisée pour effectuer des mesures de haute précision des propriétés physiques de l'eau et pour définir des normes de laboratoire car elle est considérée comme représentative de «l'eau de mer moyenne».
  2. ↑ En physique, le point triple d'une substance est la température et la pression auxquelles trois phases (gaz, liquide et solide) de cette substance peuvent coexister en équilibre thermodynamique. La combinaison unique de pression et de température à laquelle de l'eau pure, de la glace pure et de la vapeur d'eau pure peuvent coexister dans un équilibre stable se produit à exactement 273,16 kelvins (0,01 ° C) et à une pression de 611,73 pascals (environ 6,1173 millibars, 0,0060373057 atm) . À ce stade, il est possible de transformer toute la substance en glace, en eau ou en vapeur en modifiant de façon infinitésimale la pression et la température.
  3. ↑ Christian de Lyon, Glossaire, (échelle Celsius) Collège Le Moyne. Récupéré le 28 juin 2017.
  4. ↑ Université d'Uppsala, Thermomètre de Linné Récupéré le 28 juin 2017.
  5. ↑ Selon The Oxford English Dictionary (OED), le terme «thermomètre Celsius» avait été utilisé au moins dès 1797. De plus, le terme «thermomètre Celsius ou Centigrade» était à nouveau utilisé en référence à un type particulier de thermomètre au moins dès 1850. Le L'OED cite également ce rapport d'une température de 1928: «Mon altitude était d'environ 5 800 mètres, la température était de 28 ° Celsius.» Cependant, les dictionnaires cherchent à trouver la première utilisation d'un mot ou d'un terme et ne sont pas une ressource utile en termes de terminologie. utilisé tout au long de l'histoire de la science. Selon plusieurs écrits du Dr Terry Quinn CBE FRS, directeur du BIPM (1988 - 2004), dont Échelles de température des premiers jours de la thermométrie au 21e siècle aussi bien que Température (Academic Press, 1990, ISBN 0125696817), le terme Celsius en relation avec l'échelle centigrade n'a été utilisé par les communautés scientifiques ou de thermométrie qu'après l'adoption du terme par le CIPM et la CGPM en 1948. Le BIPM n'était même pas conscient que le «degré Celsius» était sporadique et non scientifique avant cette date. Il est également à noter que l'édition de 1933 en douze volumes de l'OED n'avait même pas de liste pour le mot Celsius (mais avait des listes pour les deux centigrade et centésimal dans le cadre de la mesure de température). L'adoption en 1948 de Celsius atteint trois objectifs:

    1) Toutes les échelles de température courantes auraient leurs unités nommées d'après quelqu'un qui leur est étroitement associé; à savoir, Kelvin, Celsius, Fahrenheit, Réaumur et Rankine.
    2) Malgré l'importante contribution de Linné qui a donné à l'échelle Celsius sa forme moderne, le nom de Celsius était le choix évident car il commençait par la lettre C. Ainsi, le symbole ° C qui pendant des siècles avait été utilisé en association avec le nom centigrade pourrait continuer à être utilisé et hériterait simultanément d'une association intuitive avec le nouveau nom.
    3) Le nouveau nom a éliminé l'ambiguïté du terme «centigrade», le libérant de se référer exclusivement au nom de langue française pour l'unité de mesure angulaire.

  6. ↑ En 1948, la résolution 7 de la 9e CGPM a déclaré: «Pour indiquer un intervalle ou une différence de température, plutôt qu'une température, le mot« degré »en entier ou l'abréviation« deg »doit être utilisé.» Cette résolution a été abrogée en 1967/1968 par la résolution 3 de la 13e CGPM qui indiquait que "Les dénominations" degré Kelvin "et" degré ", les symboles" ° K "et" deg "et les règles d'utilisation figurant dans la résolution 7 de la 9e CGPM ( 1948),… et la désignation de l'unité pour exprimer un intervalle ou une différence de température est abrogée, mais les usages qui découlent de ces décisions restent permis pour le moment. »Par conséquent, il y a maintenant une grande liberté d'utilisation quant à la manière de indiquer un intervalle de température. La chose la plus importante est que son intention doit être claire et la règle de base de l'IS doit être suivie; à savoir que le nom de l'unité ou son symbole ne doit pas être invoqué pour indiquer la nature de la quantité. Ainsi, si un intervalle de température est, disons, de 10 K ou 10 ° C (ce qui peut être écrit 10 kelvins ou 10 degrés Celsius), il doit être sans ambiguïté à travers un contexte évident ou une déclaration explicite que la quantité est un intervalle. Les règles régissant l'expression des températures et des intervalles sont décrites dans le BIPM. Brochure SI, 8e édition (PDF 1,4 Mo). Récupéré le 28 juin 2017.
  7. ↑ London South Bank University, Structure et comportement de l'eau, notes c1 et c2 Récupéré le 28 juin 2017.
  8. ↑ Pour plus d'informations sur les conventions utilisées dans la rédaction technique, consultez le Règles de l'unité SI et conventions de style par l'Institut national des normes et de la technologie. Récupéré le 28 juin 2017.

Les références

  • Childs, Peter R.N. Mesure de température pratique. Oxford, Royaume-Uni; Woburn, MA: Butterworth-Heinemann, 2001. ISBN 075065080X
  • Kuhn, Karl F. Physique de base: un guide d'auto-apprentissage, 2ème édition. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 1996. ISBN 0471134473
  • Beckman, Olof. "Histoire de l'échelle de température Celsius". The Uppsala Astronomical Observatory, Uppsala University, Sweden, 2001. Récupéré le 28 juin 2017.
  • Sizes.com. "Échelles de température centigrades et Celsius". Sizes, Inc. Récupéré le 28 juin 2017.
  • "L'origine de l'échelle de température Celsius". Récupéré le 28 juin 2017.

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