Grad Celsius

Einheit
Norm	SI-Einheit
Name	Grad Celsius
Größe	Temperatur
Einheitenzeichen	°C
Formelzeichen	$\vartheta$ (T)
Benannt nach	Anders Celsius
Abgeleitet von	Kelvin

Der (umgangssprachlich häufig, aber falsch: das) Grad Celsius ist eine Einheit der Temperatur. Die Celsius-Skala wurde 1742 durch den schwedischen Astronomen Anders Celsius eingeführt, nach welchem die Einheit auch benannt wurde. Die Celsius-Skale orientiert sich an den Temperaturen von Gefrier- und Siedepunkt des Wassers bei Normaldruck - d.h. bei einem Luftdruck von 1013,25 hPa.

Anders Celsius definierte ursprünglich den Gefrierpunkt mit 100 °C und den Siedepunkt mit 0 °C. Die Skala wurde erst später der Logik entsprechend umgedreht. Seit dem ist der Gefrierpunkt des Wassers mit 0 °C und der Siedepunkt des Wassers mit 100 °C definiert. Diese Werte gelten bei Normaldruck - d. h. bei einem Luftdruck von 1013,25 hPa (Meeresspiegel-Höhe von 0 m über NN).

Eine etwas andere Darstellung findet sich in der Norm DIN 1345 (Ausgabe Dezember 1993) des DIN. Dort wird eine besondere Größen-Benennung "Celsius-Temperatur" eingeführt; sie ist demnach die Differenz der jeweiligen thermodynamischen Temperatur und der festen Bezugstemperatur 273,15 K. Weil diese Norm für Temperaturdifferenzen die Verwendung des Kelvin empfiehlt, legt sie weiterhin fest: "Bei Angabe der Celsius-Temperatur wird der Einheitenname Grad Celsius (Einheitenzeichen: °C) als besonderer Name für das Kelvin benutzt.

Formelzeichen

Als Formelzeichen für die Celsius-Temperatur ist das $\vartheta$ (selten auch $\theta$ ) (Theta) üblich und normgerecht. Fälschlicherweise wird aber auch T verwendet. Nach DIN 1345 vom Dezember 1993 ist auch t Formelzeichen für die Celsius-Temperatur. Eigentlich ist T für die absolute Temperatur in Kelvin vorbehalten (Abgrenzungsformen t und Indexierung). Hiermit sind die Formelzeichen für die Temperatur gemeint, nicht etwa ein Symbol für Grad Celsius.

Definition

$\vartheta _{Grad\,Celsius}=T_{Kelvin}$

$\left\{\vartheta _{Grad\,Celsius}\right\}=\left\{T_{Kelvin}\right\}-273{,}15$

Temperaturdifferenz

Die Temperaturdifferenz $\Delta \vartheta$ ist der Unterschied in der Temperatur von zwei Messpunkten $\varphi \,$ , die sich in der Zeit und/oder räumlichen Position unterscheiden. Als Einheit für Temperaturdifferenzen wird das Kelvin (wegen des SI-Systems) benutzt und vom DIN in der Norm DIN 1345 (Ausgabe Dezember 1993) empfohlen; allerdings räumt das DIN dort ein: "Nach dem Beschluß der 13. Generalkonferenz für Maß und Gewicht (1967-1968) darf die Differenz zweier Celsius-Temperaturen auch in der Einheit Grad Celsius (°C) angegeben werden." Im Sinne dieser Norm stellt die "Celsius-Temperatur" die Differenz der jeweiligen thermodynamischen Temperatur und der festen Bezugstemperatur 273,15 K dar; bei Angabe der Celsius-Temperatur wird der Einheitenname Grad Celsius als besonderer Name für das Kelvin benutzt. (Denn für Temperaturdifferenzen empfiehlt die Norm ja an sich das Kelvin.)

Auf nationalstaatlicher Ebene wird häufige auch °C als Einheit für Temperaturdifferenzen verwendet. Tatsächlich müsste man °C als eine Funktion in Postfix-Notation sehen:

${{}^{\circ }\mathrm {C} \left(x\right)}={\left(x+273{,}15\right)\,\mathrm {K} }$

Beispiel:

Richtig:

{24\,^{\circ }\mathrm {C} -20\,^{\circ }\mathrm {C} }\rightarrow (24+273,15)\,\mathrm {K} -(20+273,15)\,\mathrm {K} =4\ \mathrm {K}

Falsch:

{24\,^{\circ }\mathrm {C} -20\,^{\circ }\mathrm {C} }

=

{4\,^{\circ }\mathrm {C} }

{}\rightarrow {277{,}15\,\mathrm {K} }

Da jedoch die Schrittweite bei der Celsius-Skala und der Kelvin-Skala gleich groß ist, wird 1 °C mit 1 K für Temperaturdifferenzen gleichgesetzt. Dadurch wird aber nur der Fehler durch einen weiteren Fehler korrigiert.

Falsch:

1\,^{\circ }\mathrm {C} \,=\,1\,\mathrm {K}

Daher wurde früher die Einheit Grad (grd.) verwendet, welches aber nicht mehr gültig ist und durch das Kelvin ersetzt wurde:

Richtig:

\Delta 1\,^{\circ }\mathrm {C} =1\,{grd.}=1\ \mathrm {K}

Umrechnung

Im folgenden Abschnitt werden einige Umrechnungstabellen für verschiedene Temperaturwerte und -Einheiten angegeben.

Temperaturskalen

Übersicht über die klassischen Temperaturskalen
Einheit	Einheitenzeichen	unterer Fixpunkt F₁	oberer Fixpunkt F₂	Wert der Einheit	Erfinder	Jahr der Entstehung	Verbreitungsgebiet
Kelvin	K	Absoluter Nullpunkt, T₀ = 0 K	ohne Fixpunkt	$1\,\mathrm {K} =1{,}380\,649\cdot 10^{-23}{\frac {\mathrm {J} }{k_{\mathrm {B} }}}$		2019	weltweit (SI-Einheit)
			T_Tri(H₂O) = 273,16 K^{[Anm 1]}	${\frac {F_{2}-F_{1}}{273{,}16}}$		1948
			$1\,\mathrm {K} \;{\stackrel {\mathrm {def} }{=}}\;1\,^{\circ }\mathrm {C}$	${\frac {F_{2}-F_{1}}{273{,}16}}$	William Thomson Baron Kelvin	1848
Grad Celsius	°C	0 °C = 273,15 K	Kopplung an Kelvin	$1\,^{\circ }\mathrm {C} \;{\stackrel {\mathrm {def} }{=}}\;1\,\mathrm {K}$		1948	weltweit (abgeleitete SI-Einheit)
Grad Celsius	°C	T_Schm(H₂O) = 0 °C	T_Sied(H₂O) = 100 °C	${\frac {F_{2}-F_{1}}{100}}$	Anders Celsius	1742	weltweit (abgeleitete SI-Einheit)
Grad Fahrenheit	°F	32 °F = 273,15 K	Kopplung an Kelvin	$1{,}80\,^{\circ }\mathrm {F} \;{\stackrel {\mathrm {def} }{=}}\;1\,\mathrm {K}$		1948	USA
		T_Schm(H₂O) = 32 °F	T_Sied(H₂O) = 212 °F	${\frac {F_{2}-F_{1}}{180}}$		1893
		T_Kältem. = 0 °F,	T_Mensch = 96 °F,^{[Anm 2]}	${\frac {F_{2}-F_{1}}{96}}$	Daniel Fahrenheit	1714
Grad Rankine	°Ra, °R	T₀ = 0 °Ra	Jetzt Kopplung an Kelvin	$1\,^{\circ }\mathrm {Ra} \;{\stackrel {\mathrm {def} }{=}}\;1\,^{\circ }\mathrm {F}$	William Rankine	1859	USA
Grad Delisle	°De, °D	T_Schm(H₂O) = 150 °De	T_Sied(H₂O) = 0 °De	${\frac {F_{1}-F_{2}}{150}}$	Joseph-Nicolas Delisle	1732	Russland (19. Jhd.)
Grad Réaumur	°Ré, °Re, °R	T_Schm(H₂O) = 0 °Ré	T_Sied(H₂O) = 80 °Ré	${\frac {F_{2}-F_{1}}{80}}$	René-Antoine Ferchault de Réaumur	1730	Westeuropa bis Ende 19. Jhd.
Grad Newton	°N	T_Schm(H₂O) = 0 °N	T_Sied(H₂O) = 33 °N	${\frac {F_{2}-F_{1}}{33}}$	Isaac Newton	≈ 1700	keines
Grad Rømer	°Rø	T_Schm(Lake) = 0 °Rø^{[Anm 3]}	T_Sied(H₂O) = 60 °Rø	${\frac {F_{2}-F_{1}}{60}}$	Ole Rømer	1701	keines
Anmerkungen zur Tabelle: ↑ T_Tri(H₂O) liegt seit der Neudefinition im Mai 2019 bei 273,16 K mit einer relativen Unsicherheit von 3,7·10⁻⁷ laut Le Système international d’unités. 9e édition, 2019 (die sogenannte „SI-Broschüre“, französisch und englisch), S. 21 und 133. ↑ Ursprünglich genutzt wurde die Temperatur einer Kältemischung von Eis, Wasser und Salmiak oder Seesalz (−17,8 °C) und die vermeintliche „Körpertemperatur eines gesunden Menschen“ (35,6 °C) ↑ Genutzt wurde die Schmelztemperatur einer Salzlake (−14,3 °C).

Temperaturumrechnung

Vorlage:Temperaturumrechnung

Temperaturvergleich

Fixpunkte gebräuchlicher Temperaturskalen
	Kelvin	°Celsius	°Fahrenheit	°Rankine
Siedepunkt des Wassers bei Normaldruck	373,150 K	100,000 °C	212,000 °F	671,670 °Ra
„Körpertemperatur des Menschen“ nach Fahrenheit	308,705 K	35,555 °C	96,000 °F	555,670 °Ra
Tripelpunkt des Wassers	273,160 K	0,010 °C	32,018 °F	491,688 °Ra
Gefrierpunkt des Wassers bei Normaldruck	273,150 K	0,000 °C	32,000 °F	491,670 °Ra
Kältemischung aus Wasser, Eis und NH₄Cl	255,372 K	−17,777 °C	0,000 °F	459,670 °Ra
absoluter Nullpunkt	0 K	−273,150 °C	−459,670 °F	0 °Ra

Die Fixpunkte, mit denen die Skalen ursprünglich definiert wurden, sind farblich hervorgehoben und exakt in die anderen Skalen umgerechnet. Heute haben sie ihre Rolle als Fixpunkte verloren und gelten nur noch näherungsweise. Allein der absolute Nullpunkt hat weiterhin exakt die angegebenen Werte.

Siehe auch

Weblinks

Temperatur-Umrechnungen: Celsius, Fahrenheit, Kelvin, Réaumur und Rankine

[zwei-1] T_Tri(H₂O) liegt seit der Neudefinition im Mai 2019 bei 273,16 K mit einer relativen Unsicherheit von 3,7·10⁻⁷ laut Le Système international d’unités. 9e édition, 2019 (die sogenannte „SI-Broschüre“, französisch und englisch), S. 21 und 133.

[drei-2] Ursprünglich genutzt wurde die Temperatur einer Kältemischung von Eis, Wasser und Salmiak oder Seesalz (−17,8 °C) und die vermeintliche „Körpertemperatur eines gesunden Menschen“ (35,6 °C)

[vier-3] Genutzt wurde die Schmelztemperatur einer Salzlake (−14,3 °C).

[Anm 1]

[Anm 2]

[Anm 3]