Omvandling från Celsius till Kelvin

Information om Celsius (°C)

Grad Celsius är en temperaturenhet på en skala där vatten fryser vid 0 och kokar vid 100 under normalt lufttryck. Beteckningen är gradtecknet följt av C. Det är den vardagliga temperaturenheten i nästan varje land i världen, och dess grad är exakt lika stor som kelvinen.

Anders Celsius föreslog skalan 1742 med talen omvända: 0 för vattnets kokpunkt och 100 för dess fryspunkt. Om det var Celsius själv, Carl von Linné eller instrumentmakaren Daniel Ekström som vände på den är omtvistat, men vändningen skedde inom några år efter hans död och skalan har stigit uppåt sedan dess. Den kallades centigradskalan i två sekler och döptes om efter Celsius 1948, delvis eftersom centigrad redan betydde en hundradels rät vinkel i fransk och spansk lantmäteri.

Den moderna definitionen hänvisar inte längre till vatten alls. Celsiusskalan definieras utifrån kelvinen, med noll grader Celsius satt till exakt 273,15 kelvin, och kelvinen själv fastlagd av Boltzmanns konstant sedan 2019. Vattnets frys- och kokpunkter är nu uppmätta resultat och inte definitioner, och ingendera faller exakt på 0 eller 100 under alla förhållanden.

USA är det enda stora land som rapporterar väder i Fahrenheit, och även där arbetar vetenskaperna i Celsius. Kroppstemperatur, matlagning, väder och industriell processtyrning använder enheten, och dess två fästpunkter är minnesvärda nog för att de flesta ska kunna uppskatta en obekant temperatur utan omräkning.

En grammatisk skillnad bär här en verklig innebörd. En temperatur skrivs i grader Celsius, men en skillnad mellan två temperaturer skrivs i kelvin, ty de två skalorna delar samma intervall och skiljer sig bara i var nollan ligger. Värmeberäkningar anger därför den specifika värmekapaciteten i joule per kilogram och kelvin även när temperaturerna själva ges i Celsius, och en höjning med fem grader Celsius är en höjning med exakt fem kelvin. Regeln verkar pedantisk ända tills en beräkning blandar en absolut temperatur med en temperaturskillnad; då är det enda som hindrar en förskjutning på 273,15 från att smyga in i räkningen att man håller dem isär.

Noll grader Celsius motsvarar 273,15 kelvin eller 32 grader Fahrenheit, och en förändring på en grad Celsius motsvarar en förändring på 1,8 grader Fahrenheit.

Information om Kelvin (°K)

Kelvinen är basenheten för termodynamisk temperatur i Internationella måttenhetssystemet. Dess beteckning är K, skriven utan gradtecken och utan ordet grad, så temperaturer anges som 300 kelvin och inte som 300 grader kelvin.

Dess nollpunkt är den absoluta nollpunkten, den temperatur där partiklarnas termiska rörelse når sitt kvantmekaniska minimum. Kallare kan det inte bli, vilket gör kelvinen till en absolut och inte en relativ skala. Den egenskapen spelar roll i fysiken eftersom förhållanden blir meningsfulla: en gas vid 600 kelvin har dubbelt så hög absolut temperatur som en vid 300, ett påstående som helt enkelt är falskt om samma temperaturer skrivs i Celsius eller Fahrenheit.

Kelvinens storlek är identisk med grad Celsius storlek, så temperaturskillnader blir numeriskt lika i bägge. Bara förskjutningen skiljer, och den är exakt 273,15. William Thomson, senare lord Kelvin, föreslog den absoluta skalan 1848 och slöt sig utifrån Carnots arbeten om värmemaskiner till att det måste finnas en termodynamisk temperatur oberoende av varje enskilt ämne.

Sedan 2019 definieras kelvinen genom att Boltzmanns konstant fastställs till exakt 1,380649 gånger tio upphöjt till minus tjugotre joule per kelvin. Den tidigare definitionen använde vattnets trippelpunkt, en verklig fysisk fixpunkt som ändå beror på provets isotopsammansättning. Kryoteknik, astronomi, spektroskopi och färgtemperatur inom fotografi och belysning använder enheten, och därför säljs en varmvit lampa som 2700 K och dagsljus som 5500 K.

Hela ämnesområden bor på bestämda punkter av skalan. Den kosmiska bakgrundsstrålningen ligger vid 2,725 kelvin, flytande heliums kokpunkt vid 4,2, och supraledare av det äldre slaget arbetar under omkring 20, vilket är varför de kräver helium i stället för kväve. Flytande kväve kokar vid 77 kelvin och är billigt, så upptäckten 1986 av material som supraleder över det märket ändrade vad som var görligt. I andra änden lyser en glödtråd nära 2800 kelvin, Solens yta ligger vid 5800 och dess kärna når femton miljoner. Att uttrycka allt detta på en enda skala med en fysikalisk nollpunkt är det som gör sådana jämförelser meningsfulla.

Noll kelvin motsvarar minus 273,15 grader Celsius, och 273,15 kelvin motsvarar 0 grader Celsius.