מעלות צלזיוס

המונח "צלזיוס" מפנה לכאן. לערך העוסק באסטרונום השוודי, ראו אנדרס צלזיוס. מעלת צֶלְזִיּוּס היא יחידת מידה לטמפרטורה המשמשת בסולם צלזיוס. היא מסומנת ב־C°, ונקראת על שם האסטרונום השוודי אנדרס צלזיוס (1701–1744), שיצר סולם טמפרטורות דומה לסולם צלזיוס המודרני שנתיים לפני מותו. מבחינת כל השימושים היומיומיים, C°‏ 0 מוגדרות כנקודת ההתכה (הקיפאון) של המים, ו־C°‏ 100- 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 משתמשים בסולם זה. באחרות משתמשים בו במעורב עם סולם פרנהייט. ארצות הברית, בליז וליבריה נמנעות ממנו כמעט לחלוטין. 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: הקלדריום (החדר החם בחממה)... בזכות קרני השמש בלבד, צובר חום כזה שהמדחום לעיתים קרובות מגיע ל־30 מעלות, אף שהגנן המצוין אינו מניח לו לעלות מעבר ל־20–25 מעלות, ובחורף לא מתחת ל־15 מעלות... ובהערת שוליים: המדחום שלנו מורה על 0 (אפס) בנקודה בה המים קופאים, ומאה מעלות בנקודת הרתיחה של המים. 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 מכשור 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 הבין-לאומית והכנס הכללי למידות ומשקלות לכנות את יחידת המידה לטמפרטורה בשם "מעלת צלזיוס", ולסמנה רשמית C°. 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.[דרוש מקור] 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. 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: גודלה של היחידה קלווין הוא אחד חלקי 273.16 מהפרש הטמפרטורה המוחלטת שבין האפס המוחלט לנקודה המשולשת של המים. הפרשי טמפרטורה של קלווין אחד ומעלת צלזיוס אחת שווים ביניהם – גודלם של הקלווין ומעלת הצלזיוס שווה. ההפרש בין נקודות האפס בשני הסולמות, קלווין וצלזיוס, הוא בדיוק K‏ 273.15, והנקודה המשולשת של המים היא בדיוק C°‏ 0.01. 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. 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. יחידות מידה לטמפרטורה יחידות מידה על שם אישים מעבר לשיטה המטרית מדיה וקבצים בנושא מעלות צלזיוס בוויקישיתוף מעלות צלזיוס, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)