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  • La scala Celsius è una scala termometrica introdotta nel 1742 dall'astronomo svedese Anders Celsius. È la più pratica dal punto di vista umano, e per questo la più usata in tutto il mondo. Basti sapere che la scala Celsius è quella che si utilizza ancora oggi per produrre i termometri analogici con cui si rileva la temperatura corporea e quella degli ambienti.

    Da quando è nata, la scala Celsius è stata ridefinita per ben due volte. Tra poco saremo più precisi, ma per cogliere a pieno quanto diremo è necessario ricordare come si costruisce una scala termometrica.

    Per definire una scala di temperatura è necessario:

    - fissare due stati termodinamici, detti anche punti fissi termometrici, ossia due stati di una determinata sostanza;

    - assegnare un valore di temperatura a ciascuno stato;

    - costruire l'intera scala partendo dai valori assegnati.

    Definizione della scala Celsius

    Gli stati termodinamici che A. Celsius utilizzò nel 1742 per definire la scala che oggi porta il suo nome furono:

    - il punto di congelamento dell'acqua distillata alla pressione di 1 atmosfera, a cui attribuì il valore di 100 °C;

    - il punto di ebollizione dell'acqua distillata alla pressione di 1 atm, a cui assegnò il valore di 0 °C.

    Circa un anno dopo i due valori vennero invertiti e si assegnò il valore di 0 °C al punto di congelamento e il valore di 100 °C al punto di ebollizione.

    Temperatura congelamento acqua (per definizione) → 0 °C

    Temperatura ebollizione acqua (per definizione) → 100 °C

    Tra i due valori c'è una differenza di 100 unità, ciascuna delle quali prende il nome di grado Celsius.

    1 °C = unità scala Celsius = ( T_ebollizione_acqua - T_congelamento_acqua ) : 100

     

    Scala Celsius

    Scala Celsius.

     

    Poiché ci sono 100 unità tra i valori di temperatura che definiscono la scala, il grado Celsius e la scala Celsius erano chiamati, rispettivamente, grado centigrado e scala centigrada. Sebbene siano nomi ancora di uso comune, queste espressioni non sono più formalmente accettate. Nel 1948, infatti, la 9a Conferenza Generale dei Pesi e delle Misure ha ufficialmente cambiato i nomi in scala Celsius e in grado Celsius.

    Nota bene: quelle appena riportate sono le definizioni di scala Celsius e di grado Celsius che tutti conoscono, e che si trovano nella maggior parte dei libri di testo delle scuole superiori. Tuttavia, come vedremo meglio tra poco, la scala Celsius è stata ridefinita dopo l'introduzione della scala kelvin.

    Scala Celsius e scala Fahrenheit

    La scala Fahrenheit fu ideata e proposta nel 1724 dal fisico tedesco Gabriel Fahrenheit. I punti fissi termometrici scelti da G. Fahrenheit furono:

    - la temperatura a cui una ugual mistura di acqua, sale e ghiaccio si scioglie, a cui attribuì il valore di 0 °F;

    - la temperatura media del sangue di cavallo, a cui assegnò il valore di 96 °F.

    Nel 1776, quando ormai la scala Celsius aveva preso piede, si decise di ridefinire la scala Fahrenheit basandola sui più pratici punti fissi termometrici adottati da A. Celsius. In particolare si assegnò:

    - al punto di congelamento dell'acqua il valore di 32 °F;

    - al punto di ebollizione dell'acqua il valore di 212 °F.

    Tra i due valori c'è una differenza di 180 unità (212-32=180), per cui si definì il grado Fahrenheit come 1/180 della differenza tra la temperatura di ebollizione e la temperatura di congelamento dell'acqua.

    Temperatura congelamento acqua (per definizione) → 32 °F

    Temperatura ebollizione acqua (per definizione) → 212 °F

    1 °F = unità scala Fahrenheit = ( T_ebollizione_acqua - T_congelamento_acqua ) : 180

    Dal modo in cui sono definite le scale Celsius e Fahrenheit si deduce che la temperatura in gradi Celsius \left(T_C\right) e quella in gradi Fahrenheit \left(T_F\right) sono legate dalla seguente proporzione

    T_C : 100 = \left(T_F-32\right) : 180

    Da qui, con qualche semplice passaggio algebrico, si ottiene la formula di conversione da Fahrenheit a Celsius

    T_C=\frac{T_F-32}{1,8}

    e la formula di passaggio da Celsius a Fahrenheit

    T_F=\left(T_C \times 1,8\right)+32

    Prima di procedere ecco un'immagine che evidenzia differenze e analogie tra la scala Celsius e la scala Fahrenheit, le quali si incrociano a -40 gradi (ossia una temperatura di -40 °F è uguale a -40 °C).

     

    Scala Celsius e scala Fahrenheit

    Confronto tra scala Celsius e scala Fahrenheit.

     

    Scala kelvin e nuova definizione di scala Celsius

    La scala kelvin venne proposta per la prima volta nel 1868 da Lord Kelvin, la cui intenzione era quella di creare una scala di temperatura in cui lo zero fosse il punto più basso, e che usasse il grado centigrado come incremento unitario.

    La definizione ufficiale e rigorosa di scala kelvin arrivò solo nel 1954, quando la 10a Conferenza Generale dei Pesi e delle Misure decise di adottare i seguenti punti fissi termometrici:

    - lo zero assoluto, a cui è assegnato il valore di 0 K, e che rappresenta la più bassa temperatura possibile in qualsiasi sistema fisico;

    - il punto triplo dell'acqua, a cui è attribuito il valore di 273,16 K e che rappresenta un particolare stato termodinamico in cui l'acqua coesiste allo stato liquido, solido e gassoso.

    Successivamente per correlare con esattezza le scale di temperatura Celsius e kelvin, e fare in modo che un incremento di 1 kelvin (1 K) corrispondesse a un incremento di 1 °C, anche la scala Celsius venne ridefinita a partire dallo zero assoluto e dal punto triplo dell'acqua.

    Più precisamente la definizione attuale di scala Celsius pone:

    • -273,15 °C come zero assoluto

    Temperatura zero assoluto (per definizione) → -273,15 °C = 0 K

    • 0,01 °C come punto triplo dell'acqua

    Temperatura punto triplo acqua (per definizione) → 0,01 °C = 273,16 K

    • Una unità Celsius (1 °C) come 1/273,16 della differenza di temperatura tra il punto triplo dell'acqua e lo zero assoluto

    1 °C = unità scala Celsius = ( T_punto triplo acqua - T_zero_assoluto ) : 273,16

    In questo modo, come risulta evidente dalla seguente immagine, la differenza di temperatura tra i due punti fissi termometrici è sempre di 273,16, sia in kelvin che in gradi Celsius.

     

    Confronto tra scala Celsius e scala kelvin

    Confronto tra scala Celsius e scala kelvin.

     

    Da questa considerazione e dall'uguaglianza

    0 \mbox{ K} = -273,15 \ ^{\circ}\mbox{C}

    si deduce che la temperatura in kelvin \left(T_K\right) e quella in gradi Celsius \left(T_C\right) sono legate dalle seguenti relazioni

    \\ T_K=T_C+273,15 \\ \\ T_C=T_K-273,15

    Se vuoi approfondire il discorso sul passaggio da kelvin a Celsius o sulla conversione da Celsius a kelvin ti rimandiamo alle pagine degli omonimi link.

    ***

    Per chiudere ti segnaliamo il convertitore di temperatura, con cui puoi convertire una qualsiasi misura di temperatura in un'altra in un click!

    Risposta di Galois
 
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