Stupeň Celsia: Jednotka teploty

Hodnota 0 °C přibližně odpovídá teplotě tání ledu a 100 °C teplotě varu vody při normálním tlaku. Dnes je stupeň Celsia (jako odvozená jednotka soustavy SI) definován pomocí základní jednotky kelvin: Rozdíl 1 °C se rovná rozdílu 1 K a teplota −273,15 °C (přesně) je absolutní nula (0 K). Kelvin se pak definuje pomocí Boltzmannovy konstanty zafixované na hodnotu k = 1,380649×10⁻²³ J/K (přesně).

Celsius původně v roce 1742 definoval stupnici obráceně: 100 °C pro teplotu tání ledu a 0 °C pro teplotu varu vody (obojí při normálním tlaku).

Záhy další vědci (nezávisle na sobě Jean-Pierre Christin v roce 1743 a Carl Linné v roce 1744) stupnici otočili do dnešní podoby. Širokého přijetí se tedy dočkalo přiřazení 0 °C teplotě tání a 100 °C teplotě varu čisté vody při normálním tlaku, později upřesněném na 1 fyzikální atmosféru (101325 Pa přesně).

V polovině 20. století se definice zpřesnila přiřazením −273,15 °C absolutní nule (0 K, v roce 1948) a +0,01 °C teplotě trojného bodu čisté vody (273,16 K, v roce 1954), v souladu se zpřesněnou definicí kelvinu. Původní definice tedy platí již jen přibližně, ovšem pro běžné použití je její přesnost dostatečná. Teplota tání (0,000089(10) °C) a varu (99,9839 °C) vody se od té doby určují přesným měřením podle nové definice.

Další zpřesnění přišlo v roce 2005, kdy se specifikovalo, že voda pro určení trojného bodu má mít izotopové složení Vienna Standard Mean Ocean Water (VSMOW).

Nakonec při velkém zpřesnění definic základních jednotek soustavy SI v roce 2019 byla definice kelvinu i stupně Celsia pomocí vlastností vody opuštěna ve prospěch základních fyzikálních konstant. Konkrétně se zafixovala číselná hodnota Boltzmannovy konstanty na 1,380649×10⁻²³ J/K (přesně) a využila se nová definice joulu. Převodní vztah mezi Celsiovou a termodynamickou stupnicí se při tom zachoval, takže 0 K nadále odpovídá −273,15 °C a rozdíl 1 K se rovná rozdílu 1 °C. Nyní se tedy i teplota trojného bodu vody určuje měřením. Ještě v roce 2020 však byla nerozlišitelná od hodnoty podle předchozí definice (+0,0100 °C).

Kelvinova absolutní stupnice

T[K]  =  t[°C] + 273,15
t[°C]  =  T[K] − 273,15

Fahrenheitova stupnice

t[°F]  =  ⁹⁄₅ t[°C] + 32
t[°C]  =  ⁵⁄₉ (t[°F] − 32)

Réaumurova stupnice

t[°R]  =  ⁴⁄₅ t[°C]
t[°C]  =  ⁵⁄₄ t[°R]

Rankinova absolutní stupnice

T[°Ra]  =  ⁹⁄₅ (t[°C] + 273,15)
t[°C]  =  ⁵⁄₉ T[°Ra] − 273,15

Pro stupně Celsia platí stejná pravidla českého pravopisu jako pro zápis ostatních jednotek (jako procento či metr) s výjimkou úhlových stupňů, minut a vteřin. Měly by se tedy psát kolmým písmem (antikvou) s mezerou mezi číselnou hodnotou a značkou jednotky, tedy např. 90 °C, a to i přesto, že značka úhlového stupně se připojuje k číselné hodnotě bez mezery (90° pravého úhlu). Odpovídá to i mezinárodní konvenci, přijaté v rámci SI.

Pro stupeň Celsia existuje samostatný symbol v Unicode „℃“ (U+2103). Kompatibilní normální formou NFKD i NFKC je dvojice symbolu stupně (°) a písmene C. Tak se také značka běžně zapisuje, například na většině míst v tomto článku.

V typografickém systému TeX a jeho běžně používaném balíku LaTeX se používá (v matematickém módu definovaný) znak \circ v horním indexu. 1 °C se vysází pomocí $1\,^\circ{\rm C}$. V LaTeXovém balíku gensymb je definován příkaz \celsius pro stupeň Celsia, který funguje v matematickém režimu i mimo něj, a v balíku textcomp příkaz \textcelsius. Analogicky jsou definovány příkazy \degree a \textdegree pro samotný stupeň.

•   Obrázky, zvuky či videa k tématu stupeň Celsia na Wiki Commons