Формула градуса Цельсия

Что такое градус Цельсия?

Градус Цельсия (°C) — это единица измерения температуры, широко используемая в быту, науке и технике (кроме США, где применяется шкала Фаренгейта). Шкала названа в честь шведского астронома Андерса Цельсия, который в 1742 году предложил стоградусную шкалу, основанную на точках замерзания (0 °C) и кипения (100 °C) воды при стандартном атмосферном давлении.

Сегодня градус Цельсия является производной единицей Международной системы единиц (СИ) и используется наряду с кельвином (K) — основной единицей термодинамической температуры.

Современное определение градуса Цельсия

Современное определение градуса Цельсия привязано к шкале Кельвина. Согласно решению Генеральной конференции по мерам и весам, один градус Цельсия равен одному кельвину, а ноль шкалы Цельсия установлен так, чтобы температура тройной точки воды составляла 0,01 °C. Формально это выражается формулой:

t (°C) = T (K) – 273,15

где:

• t — температура в градусах Цельсия;
• T — термодинамическая температура в кельвинах.

Таким образом, градус Цельсия — это не самостоятельная единица, а специальное наименование для кельвина, используемое для выражения температуры Цельсия.

Формулы перевода градусов Цельсия в другие шкалы

На практике часто требуется перевести значение температуры из градусов Цельсия в другие температурные шкалы. Ниже приведены основные формулы.

Перевод в Кельвины (K)

Поскольку шаг шкал одинаков, перевод сводится к сдвигу на 273,15 единицы:

$$K = °C + 273,15$$

Пример: 25 °C = 25 + 273,15 = 298,15 K.

Перевод в Фаренгейты (°F)

Шкала Фаренгейта имеет другой шаг (1 °C = 1,8 °F) и другой нуль (0 °C = 32 °F). Формула:

$$°F = °C \times 1,8 + 32$$

Пример: 25 °C = 25 × 1,8 + 32 = 77 °F.

Обратный перевод:

$$°C = (°F - 32) / 1,8$$

Перевод в Реомюры (°Ré)

Шкала Реомюра, где 0 °Ré = 0 °C, а 80 °Ré = 100 °C, используется редко, но встречается в исторических документах:

$$°Ré = °C \times 0,8$$

Пример: 25 °C = 25 × 0,8 = 20 °Ré.

Перевод в Ранкины (°Ra)

Шкала Ранкина — абсолютная шкала с шагом, равным шагу Фаренгейта. Нуль шкалы — абсолютный ноль (−459,67 °F). Перевод из Цельсия:

$$°Ra = (°C + 273,15) \times 1,8$$

Пример: 25 °C = (25 + 273,15) × 1,8 = 536,67 °Ra.

Примеры расчета

Пример 1. Перевести 100 °C (температура кипения воды) в Кельвины и Фаренгейты.

• K = 100 + 273,15 = 373,15 K
• °F = 100 × 1,8 + 32 = 212 °F

Пример 2. Перевести –40 °C в Фаренгейты.

• °F = (–40) × 1,8 + 32 = –72 + 32 = –40 °F Интересно, что –40 °C = –40 °F — единственная точка, где шкалы совпадают.

Пример 3. Перевести 0 °C в Кельвины и Реомюры.

• K = 0 + 273,15 = 273,15 K
• °Ré = 0 × 0,8 = 0 °Ré

Важные температурные точки по шкале Цельсия

Для быстрой ориентации полезно знать ключевые реперные точки:

Точка	Температура (°C)	Температура (K)
Абсолютный ноль	–273,15	0
Температура замерзания воды (при 1 атм)	0	273,15
Тройная точка воды	0,01	273,16
Средняя температура человеческого тела	≈ 36,6	≈ 309,75
Температура кипения воды (при 1 атм)	≈ 99,98	≈ 373,13

Понимание формулы градуса Цельсия и умение переводить значения в другие шкалы необходимо как в повседневной жизни (например, при чтении зарубежных прогнозов погоды), так и в научных расчетах.

Часто задаваемые вопросы

Почему градус Цельсия равен Кельвину?

Величина одного градуса Цельсия равна одному кельвину, потому что шкалы Цельсия и Кельвина имеют одинаковый шаг (размер единицы). Разница лишь в нулевой точке: шкала Кельвина начинается от абсолютного нуля (0 K), а шкала Цельсия — от температуры замерзания воды (0 °C). Таким образом, изменение температуры на 1 °C соответствует изменению на 1 K.

Как перевести Цельсий в Фаренгейт без калькулятора?

Для быстрой оценки можно использовать правило: умножьте градусы Цельсия на 2 и прибавьте 30. Например, 20 °C × 2 + 30 = 70 °F (реальный результат 68 °F). Точная формула: °F = °C × 1,8 + 32. Для обратного перевода: °C = (°F - 32) / 1,8.

Что такое абсолютный ноль по Цельсию?

Абсолютный ноль — это теоретическая минимальная температура, при которой прекращается тепловое движение молекул. По шкале Цельсия он равен –273,15 °C. Эта температура соответствует 0 К (кельвинов) и является отправной точкой для абсолютной термодинамической шкалы.

Какая формула перевода Цельсия в Реомюра?

Для перевода градусов Цельсия в градусы Реомюра (°Ré) используется формула: °Ré = °C × 0,8. Обратно: °C = °Ré × 1,25. Шкала Реомюра была популярна в XVIII–XIX веках, но сейчас почти не применяется, за исключением некоторых исторических контекстов.

В чем разница между шкалой Цельсия и шкалой Кельвина?

Основное отличие — в нулевой точке. По Цельсию 0 °C соответствует температуре замерзания воды, а по Кельвину 0 K — это абсолютный ноль (–273,15 °C). Шаг у шкал одинаковый: 1 °C = 1 K. Поэтому чтобы перевести градусы Цельсия в кельвины, нужно прибавить 273,15: K = °C + 273,15.