מעלת צֶלְזִיּוּס היא יחידת מידה לטמפרטורה המשמשת בסולם צלזיוס. היא מסומנת ב־℃, ונקראת על שם האסטרונום השוודי אנדרס צלזיוס (1701–1744), שיצר סולם טמפרטורות דומה לסולם צלזיוס המודרני שנתיים לפני מותו. מבחינת כל השימושים היומיומיים, 0 מעלות צלזיוס מוגדרות כנקודת ההתכה (הקיפאון) של המים, ו־100 מעלות צלזיוס - כנקודת הרתיחה שלהם בלחץ של אטמוספירה אחת; מכאן אף נגזר גודלה של כל מעלה, מאית מהטווח שבין קיפאון לרתיחה. עם זאת, מאז 1954 מגדירים באופן רשמי האפס המוחלט והנקודה המשולשת של המים את סולמות הטמפרטורה קלווין וצלזיוס, ולא נקודות הקיפאון והרתיחה.
במרבית מדינות העולם, פרט לארצות הברית ומדינות נוספות דוגמת בליז, משתמשים יומיומית בסולם זה.
היסטוריה.
ב־1742 הציג אנדרס צלזיוס סולם טמפרטורה הפוך מזה הקרוי כיום על שמו: האסטרונום השוודי הציע שטמפרטורת הקיפאון של המים תגדיר את הערך מאה מעלות בסולם, וטמפרטורת הרתיחה - את הערך אפס מעלות. במאמרו "Observationer om twänne beständiga Grader på en Thermometer" (בשוודית: "תצפיות בשתי נקודות קבועות על מדחום"), תיאר צלזיוס את טמפרטורות הקיפאון והרתיחה של המים, ציין את חוסר רגישותה של טמפרטורת הקיפאון לשינוי בלחץ, רשם - בדיוק ראוי לציון - את השינוי בנקודת הרתיחה עם השינוי בלחץ, והציע שטמפרטורת הרתיחה תיקבע בלחץ הממוצע השורר בגובה פני הים. לחץ זה ידוע כיום כאטמוספירה אחת.
ב־16 בדצמבר 1745, במאמר המתאר את הגן הבוטני באוניברסיטת אופסלה, ציין הבוטנאי השוודי הנודע קארולוס ליניאוס את הטמפרטורות השוררות בחממת הגן:
ובהערת שוליים:
זהו הדיווח הראשון המוכר על מדחום שסימון מעלותיו זהה לזה שבסולם צלזיוס המודרני. את מדחום הכספית של ליניאוס הכין האומן השוודי דניאל אקסטרום (Daniel Ekström), שבית המלאכה שלו בלט אז בייצור מיכשור מדעי. מדענים ואומנים נוספים הציגו באותן שנים מדחומים שסולמותיהם דומים, בהם פּהְר אלביוס (Pehr Elvius), מזכיר האקדמיה המלכותית השוודית למדעים, ומרטן סטרמר (Mårten Strömer), תלמידו של צלזיוס.
ב־204 השנים הבאות, כונה סימון הטמפרטורה הזה "סולם מאה המעלות" (Centigrade scale), והטמפרטורות בו סומנו C°. בשל דמיון לשוני ליחידת מידה לזווית בצרפתית, בספרדית ובשפות נוספות, החליטו בשנת 1948 הוועדה הבינלאומית והכנס הכללי למידות ומשקלות לכנות את יחידת המידה לטמפרטורה בשם "מעלת צלזיוס", ולסמנה רשמית C°.
שימושים, הצגה וכתיב.
מעלות צלזיוס משמשות הן לציון טמפרטורה מסוימת בסולם זה ("הטמפרטורות במישור החוף יגיעו היום ל־C° 40", "חום גופו של החולה עלה ל־C° 39") והן לציון הפרש או טווח טמפרטורות ("כדור הארץ התחמם בממוצע ב־C° 0.5 במאה השנים האחרונות", "שגיאת המדידה במדחום זה היא C° ±3").
מאחר שגודלה של כל מעלת צלזיוס שווה בדיוק לגודלו של קלווין אחד, משתמשים תדיר בקלווין לציון הפרשים בין טמפרטורות הנתונות בסולם צלזיוס, במיוחד במאמרים מדעיים.
מעלת הצלזיוס מסומנת בצמד התווים "C°": הסימן ° מדגיש כי מדובר במעלה, כלומר ביחידה שיש לה ערך בסולם מסוים בלבד, ולא ערך מוחלט, כמו לקלווין; מקורו של הסימן C בביטוי Centigrade Scale, אם כי הוא תואם גם את שמו הנוכחי של הסולם, Celsius.
בכתיבת טמפרטורה במעלות צלזיוס, יש להפריד ברווח את הערך המספרי מהסימן C°, כפי שמופיע בדוגמאות לעיל: לא C°40, ולא C °40, כי אם C° 40.
מעבר יחידות.
גודלם של קלווין ומעלת צלזיוס זהה, כך שבמעבר מצלזיוס לקלווין צריך רק לשנות את נקודת הייחוס:
T[K]= T[°C] + 273.15
טמפרטורת החדר, לדוגמה, היא K 298.15 או C° 25.
גודלן של מעלות פרנהייט ורנקין, לעומת זאת, הוא רק חמש תשיעיות מגודלה של מעלת צלזיוס, כך שבמעבר בין הסולמות יש להגדיל את מספר המעלות וגם לשנות את נקודת הייחוס:
T[°F]= 1.8×T[°C] + 32
T[°R]= 1.8×T[°C] + 491.7
כך, טמפרטורת הרתיחה של המים (C° 100) היא F° 212 או R° 671.7.
הגדרתו הרשמית של הסולם כיום.
נקודות הקיפאון או הרתיחה של המים כבר אינן מגדירות את סולם צלזיוס, ולמעשה הטמפרטורה בהן אפילו איננה בדיוק 0 מעלות ו־100 מעלות. עד 1954, הגדירה טמפרטורת הקיפאון של המים את הערך אפס מעלות בסולם צלזיוס. אז, הוחלט בכנס הכללי למידות ומשקלות כי הנקודה המשולשת של המים היא טמפרטורת הייחוס היסודית, ונקבע כי ערכה K 273.16. להחלטה זו שלוש משמעויות:
המדידות הרשמיות המתייחסות למים, נערכות במים בעלי הרכב איזוטופי מיוחד, המכונים VSMOW. באיכות המדידה הקיימת כיום, ידוע כי עבור מים אלה ההפרש בין הנקודה המשולשת של המים לנקודת הקיפאון של המים גדול (במעט מאוד, פחות מאלפית הצלזיוס) מ־C° 0.01. מכאן, נובע שנקודת הקיפאון של המים איננה C° 0, אלא מעט פחות מזה.
גם נקודת הרתיחה של VSMOW איננה בדיוק K 373.15, אלא 16.1 אלפיות הקלווין פחות, כך שגם נקודת הרתיחה של המים איננה לחלוטין C° 100.
הבדלים אלה הם חסרי משמעות לחלוטין מכל בחינה כמעט, למעט יישומים מדעיים יוצאי דופן: די בעלייה של 4.5 מטר מפני הים כדי שירידת הלחץ תוריד את נקודת הרתיחה של המים ב־16 אלפיות הקלווין.
בעולם.
ברוב מדינות העולם משתמשים בסולם צלזיוס, כנראה בשל התאמתו לשיטת החשיבה העשרונית ולתכונות המוכרות של המים. יוצאים מן הכלל הם תחומי מדע מסוימים, כגון חקר טמפרטורות נמוכות ואסטרופיזיקה, וטבלאות הנדסיות או מסדי נתונים, במיוחד אלה המציינים טווחי טמפרטורות רחבים; באלו נפוץ השימוש בקלווין. בארצות הברית, בה נהוגות יחידות מידה לא עשרוניות רבות (האינץ' והרגל, לדוגמה), עדיין משתמש רוב הציבור בסולם פרנהייט בחיי היומיום; רוב הקהילות המדעיות ותחומי ההנדסה בארצות הברית, במיוחד בטכנולוגיה העילית, עברו לשימוש בצלזיוס. בממלכה המאוחדת, בה נפוץ בעבר השימוש בסולם פרנהייט, עברה בשנות ה־70 רוב האוכלוסייה לשימוש בסולם צלזיוס; חלק מתחזיות מזג האוויר (במיוחד בקיץ) נתון בשני הסולמות, לשימוש הציבור המבוגר יותר. גם מדחומי האוויר הנמכרים בממלכה המאוחדת מציינים את שני הסולמות.
מכונית
מכונית היא כלי רכב מנועי, המיועד לשאת נוסעים או מטען.
בתחילת עידן המכוניות פיתחו המהנדסים פתרונות הנעה שונים, שכללו מנועי בעירה פנימית, מנועים חשמליים, מנועי קיטור ועוד, אך מנועי הבעירה הפנימית מסוג מנוע בנזין ומנוע דיזל הם עדיין הנפוצים ביותר. מאז תחילת המאה ה-21, עם עליית המודעות לזיהום האוויר, מיוצרות יותר מכוניות עם מנוע חשמלי כמנוע יחיד או בשילוב מנוע בעירה פנימית.
המילה מכונית נגזרת מהמילה "מכונה". את המילה חידש איתמר בן-אב"י. כינוי נפוץ למכונית הוא "אוטו", שמקורו בשפות מערביות ומהווה קיצור של "אוטומוביל".
היסטוריה.
כלי הרכב הראשון שהונע באמצעות מנוע ללא מסילה, פותח על ידי קפטן צרפתי בשם ניקולא-ג'וזף קנו בשנת 1770.
היה זה תלת אופן עם מנוע קיטור בן שני צילינדרים שנע במהירות של ארבעה קילומטר לשעה למרחק כמה מאות מטרים. כלי רכב נוספים מסוג זה פותחו ושוכללו במאה השנים שלאחר מכן, אך היו גדולים ומסורבלים. דגם של רכב זה מוצג במוזיאון הטכנולוגיה בפריז.
המצאת מנוע הבעירה הפנימית קידמה את פיתוח המכונית באופן משמעותי. בשונה ממנוע קיטור, ממדיו היו קטנים יחסית וכך גם האמצעים הדרושים לנשיאת חומרי הדלק שלו, ולכן התאים במיוחד לכלי רכב קטנים דוגמת המכונית. הצרפתי ז'אן אטיין לנואר הצליח בשנת 1862 להתקין מנוע כזה על בסיס גז בכרכרה בה הותקנה לראשונה מערכת היגוי. במקביל פיתח באוסטריה זיגפריד מרכוס מנוע שתי פעימות המונע בדלק נוזלי והמציא את המאייד הראשון. בנוסף, פיתח מרכוס מערכת חשמלית שסיפקה את הניצוץ אשר הצית את תערובת האוויר והדלק. כלי רכב זה חולל מהומה לא קטנה כאשר ניסה אותו מרכוס ברחובות וינה, ורק היכרותו עם האצולה חסכה ממנו את התערבות המשטרה. מכונית זו מוצגת במוזיאון הטכנולוגי בווינה.
בשנת 1867 הציג הגרמני ניקולאוס אוטו בתערוכת פריז את מנוע ארבע הפעימות הראשון. מנוע זה היה מבוסס על דלק מסוג גז והסתובב כ-180 סיבובים לדקה. אוטו רשם פטנט על המצאתו בגרמניה ובארצות הברית. הגרמני גוטליב דיימלר, שהתלהב ממנוע ארבע הפעימות של אוטו, שילב ב-1876 את תכנון המנוע של אוטו עם זה של מרכוס בכך שהסב את המאייד לשימוש בדלק נוזלי. ב-1885 הרכיב את המנוע על גבי אופניים, וכך יצר את האופנוע הראשון.
מבלי שידע על עבודתו של רעהו, ניסה הגרמני קרל בנץ לפתח כלי רכב משלו ובשנת 1879 הצליח לייצר מכונית המונעת במנוע בן שני צילינדרים, והיה לראשון שפיתח את ההצתה החשמלית, המצת, המצמד, ההילוכים והמקרן. ב-1886 רשם פטנט על תלת-אופן פרי תכנונו שצויד במנוע ארבע פעימות בעל צילינדר בנפח 958 סמ"ק והספק של 3/4 כוח סוס. דגם משופר הפך ב-1888 למכונית הראשונה שנמכרה אי פעם. למרות אמינותו של כלי הרכב הצליח בנץ למכור מכוניות בודדות בלבד עקב ספקנות הקונים ביעילות המוצר. יחסי ציבור טובים למכונית ניתנו על ידי אשתו ברטה, אשר מבלי להודיע לבעלה נסעה במכונית יחד עם שני בניה הקטנים, ממנהיים לפפורצהיים וחזרה באותו היום. לאחר מכן נסע בנץ ליריד הסחר במינכן, מרחק של 200 מיל, לקבלת מדליית זהב על המצאתו. בנץ מכר רישיונות לייצור המנוע והמכונית ליזמים אחרים, ביניהם אמיל רוג'ר הצרפתי, אשר הצליח לייצר ולמכור יותר מכוניות בנץ בצרפת משהצליח בנץ עצמו בגרמניה.