El grado Celsius es una unidad de temperatura en la escala Celsius , [1] una escala de temperatura originalmente conocida como escala centígrada . [2] El grado Celsius (símbolo: ° C ) puede referirse a una temperatura específica en la escala Celsius o una unidad para indicar una diferencia o rango entre dos temperaturas. Lleva el nombre del astrónomo sueco Anders Celsius (1701-1744), quien desarrolló una escala de temperatura similar. Antes de ser renombrada para honrar a Anders Celsius en 1948, la unidad se llamaba centígrados , del latín centum , que significa 100, y gradus, que significa pasos.
grado Celsius | |
---|---|
Información general | |
Unidad de sistema | Unidad derivada del SI |
Unidad de | Temperatura |
Símbolo | ° C |
Lleva el nombre de | Anders Celsius |
Conversiones | |
x ° C en ... | ... es igual a ... |
K | x + 273,15 |
° F | 9/5x + 32 |
Desde 1743, la escala Celsius se ha basado en 0 ° C para el punto de congelación del agua y 100 ° C para el punto de ebullición del agua a 1 atm de presión. Antes de 1743, los valores se invirtieron (es decir, el punto de ebullición era de 0 grados y el punto de congelación era de 100 grados). La inversión de escala de 1743 fue propuesta por Jean-Pierre Christin .
Por acuerdo internacional, entre 1954 y 2019, la unidad de grado Celsius y la escala Celsius se definieron por el cero absoluto y el punto triple de Vienna Standard Mean Ocean Water (VSMOW), un estándar de agua definido con precisión. Esta definición también relacionó con precisión la escala Celsius con la escala Kelvin , que define la unidad base SI de temperatura termodinámica con el símbolo K. El cero absoluto, la temperatura más baja posible, se define exactamente como 0 K y −273,15 ° C. Hasta el 19 de mayo de 2019, la temperatura del punto triple del agua se definía exactamente como 273,16 K (0,01 ° C). [3] Esto significa que una diferencia de temperatura de un grado Celsius y la de un kelvin son exactamente iguales. [4]
El 20 de mayo de 2019, el kelvin se redefinió para que su valor ahora esté determinado por la definición de la constante de Boltzmann en lugar de estar definido por el punto triple de VSMOW. Esto significa que el punto triple es ahora un valor medido, no un valor definido. El valor exacto recién definido de la constante de Boltzmann se seleccionó de modo que el valor medido del punto triple VSMOW sea exactamente el mismo que el valor definido más antiguo dentro de los límites de precisión de la metrología contemporánea . El grado Celsius permanece exactamente igual al kelvin, y 0 K permanece exactamente -273.15 ° C.
Historia
En 1742, el astrónomo sueco Anders Celsius (1701-1744) creó una escala de temperatura que era el reverso de la escala ahora conocida como "Celsius": 0 representaba el punto de ebullición del agua, mientras que 100 representaba el punto de congelación del agua. [5] En su artículo Observaciones de dos grados persistentes en un termómetro , relató sus experimentos que muestran que el punto de fusión del hielo esencialmente no se ve afectado por la presión. También determinó con notable precisión cómo variaba el punto de ebullición del agua en función de la presión atmosférica. Propuso que el punto cero de su escala de temperatura, que es el punto de ebullición, se calibraría a la presión barométrica media al nivel medio del mar. Esta presión se conoce como atmósfera estándar . La 10ª Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM) de la BIPM en 1954 definió una atmósfera estándar para igualar exactamente 1.013.250 dinas por centímetro cuadrado (101,325 kPa ). [6]
En 1743, el físico lyonnais Jean-Pierre Christin , secretario permanente de la Academia de Lyon , invirtió la escala celsius de modo que 0 representaba el punto de congelación del agua y 100 representaba el punto de ebullición del agua. Algunos le dan crédito a Christin por haber inventado de forma independiente el reverso de la escala original de Celsius, mientras que otros creen que Christin simplemente invirtió la escala de Celsius. [7] [8] El 19 de mayo de 1743 publicó el diseño de un termómetro de mercurio , el "Termómetro de Lyon" construido por el artesano Pierre Casati que utilizó esta escala. [9] [10] [11]
En 1744, coincidiendo con la muerte de Anders Celsius, el botánico sueco Carl Linnaeus (1707-1778) invirtió la escala Celsius. [12] Daniel Ekström, el principal fabricante sueco de instrumentos científicos de la época, hizo su "termómetro de linneo" hecho a medida, para usar en sus invernaderos, cuyo taller estaba ubicado en el sótano del observatorio de Estocolmo. Como sucedió a menudo en esta era antes de las comunicaciones modernas, se atribuye a numerosos físicos, científicos y fabricantes de instrumentos el haber desarrollado de forma independiente esta misma escala; [13] entre ellos estaban Pehr Elvius, el secretario de la Real Academia Sueca de Ciencias (que tenía un taller de instrumentos) y con quien Linneo había mantenido correspondencia; Daniel Ekström [ sv ] , el fabricante de instrumentos; y Mårten Strömer (1707-1770) que había estudiado astronomía con Anders Celsius.
El primer documento sueco conocido [14] que informa de las temperaturas en esta escala Celsius "avanzada" moderna es el documento Hortus Upsaliensis fechado el 16 de diciembre de 1745 que Linneo le escribió a un alumno suyo, Samuel Nauclér. En él, Linneo relata las temperaturas dentro del invernadero del jardín botánico de la Universidad de Uppsala :
... ya que el caldarium (la parte caliente del invernadero) por el ángulo de las ventanas, simplemente de los rayos del sol, obtiene tal calor que el termómetro a menudo alcanza los 30 grados, aunque el jardinero entusiasta suele tener cuidado de no dejar sube a más de 20 a 25 grados, y en invierno no menos de 15 grados ...
Centígrados versus Celsius
Desde el siglo XIX, las comunidades científicas y termométricas de todo el mundo han utilizado la frase "escala centígrada" y las temperaturas a menudo se informaban simplemente como "grados" o, cuando se deseaba una mayor especificidad, como "grados centígrados", con el símbolo ° C.
Sin embargo, el término centígrado también se usó en los idiomas español y francés como una unidad de medida angular (1/100 de un ángulo recto ), y tenía una connotación similar en otros idiomas. El término grado centesimal o gradian ("grad" o "gon": 100 g = 90 °, 1 g = 0.9 °) se utilizó cuando los organismos de normalización internacionales requerían un lenguaje inequívoco como el BIPM . Sería más apropiado llamarlo ahora "hectógrado".
Para eliminar la confusión entre la unidad de temperatura y la unidad de medida angular, la novena reunión de la Conferencia General de Pesos y Medidas y el Comité International des Poids et Mesures (CIPM) adoptaron formalmente el "grado Celsius" en 1948 para el grado de temperatura. , [15] [a] y mantuvo el símbolo de grado reconocido ( ° ), en lugar de adoptar el símbolo de grado gradiente / centesimal ( go gon). [ aclaración necesaria ]
Para uso científico, "Celsius" es el término que se utiliza habitualmente, pero en los países de habla inglesa "centígrado" sigue siendo de uso común, especialmente en contextos informales. [16] No fue hasta febrero de 1985 que las previsiones meteorológicas emitidas por la BBC cambiaron el término de "centígrados" a "Celsius". [17]
Temperaturas comunes
En la siguiente tabla se muestran algunas temperaturas clave que relacionan la escala Celsius con otras escalas de temperatura.
Kelvin | Celsius | Fahrenheit | |
---|---|---|---|
Cero absoluto (exactamente) | 0 K | −273,15 ° C | −459,67 ° F |
Punto de ebullición del nitrógeno líquido | 77,4 K | −195,8 ° C [18] | −320,4 ° F |
Punto de sublimación de hielo seco | 195,1 K | −78 ° C | −108,4 ° F |
Intersección de escalas Celsius y Fahrenheit | 233,15 K | −40 ° C | −40 ° F |
Punto de fusión del H 2 O (hielo purificado) [19] | 273.1499 K | −0,0001 ° C | 31.9998 ° F |
Temperatura ambiente (estándar NIST) [20] | 293,15 K | 20,0 ° C | 68.0 ° F |
Temperatura normal del cuerpo humano (promedio) [21] | 310,15 K | 37,0 ° C | 98.6 ° F |
Punto de ebullición del agua a 1 atm (101,325 kPa) (aproximado: consulte Punto de ebullición ) [b] | 373.1339 K | 99,9839 ° C | 211.971 ° F |
Composición tipográfica de nombres y símbolos
El "grado Celsius" ha sido la única unidad SI cuyo nombre de unidad completo contiene una letra mayúscula desde 1967, cuando la unidad base del SI para la temperatura se convirtió en kelvin , reemplazando el término grados Kelvin en mayúscula . La forma plural es "grados Celsius". [22]
La regla general de la Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM) es que el valor numérico siempre precede a la unidad, y siempre se utiliza un espacio para separar la unidad del número, por ejemplo , "30,2 ° C" (no "30,2 ° C "o" 30,2 ° C "). [23] Las únicas excepciones a esta regla son para los símbolos de unidad de grado , minuto y segundo para ángulo plano (°, ′ y ″, respectivamente), para los cuales no se deja espacio entre el valor numérico y el símbolo de unidad. [24] Otros idiomas y varias editoriales pueden seguir diferentes reglas tipográficas.
Carácter Unicode
Unicode proporciona el símbolo Celsius en el punto de código U + 2103 ℃ DEGREE CELSIUS . Sin embargo, este es un carácter de compatibilidad proporcionado para compatibilidad de ida y vuelta con codificaciones heredadas. Permite fácilmente una representación correcta de los scripts de Asia oriental escritos verticalmente, como el chino. El estándar Unicode desaconseja explícitamente el uso de este carácter: "En uso normal, es mejor representar los grados Celsius" ° C "con una secuencia deU + 00B0 ° GRADO SIGN +U + 0043 C LETRA C MAYÚSCULA LATINA , en lugar deU + 2103 ℃ GRADO CELSIUS . Para la búsqueda, trate estas dos secuencias como idénticas ". [25]
Temperaturas e intervalos
El grado Celsius está sujeto a las mismas reglas que el kelvin con respecto al uso del nombre y símbolo de su unidad. Así, además de expresar temperaturas específicas a lo largo de su escala (p. Ej., " El galio se funde a 29,7646 ° C" y "La temperatura exterior es de 23 grados Celsius"), el grado Celsius también es adecuado para expresar intervalos de temperatura : diferencias entre temperaturas o sus incertidumbres (p. Ej. "La salida del intercambiador de calor es más caliente en 40 grados Celsius" y "Nuestra incertidumbre estándar es ± 3 ° C"). [26] Debido a este uso dual, no se debe confiar en el nombre de la unidad o su símbolo para indicar que una cantidad es un intervalo de temperatura; debe ser inequívoco a través del contexto o una declaración explícita de que la cantidad es un intervalo. [c] Esto a veces se resuelve usando el símbolo ° C (pronunciado "grados Celsius") para una temperatura y C ° (pronunciado "grados Celsius") para un intervalo de temperatura, aunque este uso no es estándar. [27] Otra forma de expresar lo mismo es "40 ° C ± 3 K" , que se puede encontrar comúnmente en la literatura.
La medición de grados Celsius sigue un sistema de intervalos pero no un sistema de razón ; y sigue una escala relativa, no una escala absoluta. Por ejemplo, un objeto a 20 ° C no tiene el doble de energía que cuando está a 10 ° C; y 0 ° C no es el valor Celsius más bajo. Por tanto, los grados Celsius son una medida de intervalo útil, pero no poseen las características de medidas de relación como el peso o la distancia. [28]
Coexistencia de escalas Kelvin y Celsius
En ciencia e ingeniería, la escala Celsius y la escala Kelvin se usan a menudo en combinación en contextos cercanos, por ejemplo, "un valor medido fue 0.01023 ° C con una incertidumbre de 70 μK". Esta práctica está permitida porque la magnitud del grado Celsius es igual a la del kelvin. Sin perjuicio del aval oficial proporcionado por la decisión núm. 3 de la Resolución 3 de la 13ª CGPM, [29] que establecía que "un intervalo de temperatura también puede expresarse en grados Celsius", la práctica de utilizar simultáneamente tanto ° C como K sigue estando muy extendida en todo el mundo científico, ya que el uso de prefijos SI las formas del grado Celsius (como "μ ° C" o "microgrados Celsius") para expresar un intervalo de temperatura no han sido bien adoptadas.
Puntos de fusión y ebullición del agua.
Los puntos de fusión y ebullición del agua ya no forman parte de la definición de la escala Celsius. En 1948, se cambió la definición para usar el punto triple del agua. [30] En 2005, la definición se perfeccionó aún más para utilizar agua con una composición isotópica definida con precisión (VSMOW) para el punto triple. En 2019, se cambió la definición para usar la constante de Boltzmann , desacoplando completamente la definición del kelvin de las propiedades del agua . Cada una de estas definiciones formales dejaba los valores numéricos de la escala Celsius idénticos a la definición anterior dentro de los límites de precisión de la metrología de la época.
Cuando los puntos de fusión y ebullición del agua dejaron de ser parte de la definición, se convirtieron en cantidades medidas. Esto también es cierto para el punto triple.
En 1948, cuando la Novena Conferencia General sobre Pesos y Medidas ( CGPM ) en la Resolución 3 consideró por primera vez el uso del punto triple del agua como un punto de definición, el punto triple estaba tan cerca de ser 0.01 ° C mayor que el punto de fusión conocido del agua, fue simplemente definido como exactamente 0,01 ° C. Sin embargo, mediciones posteriores mostraron que la diferencia entre los puntos de fusión y triple de VSMOW es en realidad muy ligeramente (<0,001 ° C) mayor que 0,01 ° C. Por lo tanto, el punto de fusión real del hielo está muy ligeramente (menos de una milésima de grado) por debajo de 0 ° C. Además, la definición del punto triple del agua en 273,16 K definió con precisión la magnitud de cada incremento de 1 ° C en términos de la escala de temperatura termodinámica absoluta (que hace referencia al cero absoluto). Ahora, desacoplado del punto de ebullición real del agua, el valor "100 ° C" es más caliente que 0 ° C - en términos absolutos - por un factor de exactamente373.15/273.15(aproximadamente 36,61% termodinámicamente más caliente). Al adherirse estrictamente a la definición de dos puntos para la calibración, el punto de ebullición de VSMOW bajo una atmósfera estándar de presión era en realidad 373,1339 K (99,9839 ° C). Cuando se calibró con ITS-90 (un estándar de calibración que comprende muchos puntos de definición y que se usa comúnmente para instrumentación de alta precisión), el punto de ebullición de VSMOW fue ligeramente menor, aproximadamente 99,974 ° C. [31]
Esta diferencia de punto de ebullición de 16,1 milikelvins entre la definición original de la escala Celsius y la anterior (basada en el cero absoluto y el punto triple) tiene poco significado práctico en aplicaciones diarias comunes porque el punto de ebullición del agua es muy sensible a las variaciones en la presión barométrica . Por ejemplo, un cambio de altitud de solo 28 cm (11 pulgadas) hace que el punto de ebullición cambie en un milikelvin.
desde Celsius | a Celsius | |
---|---|---|
Fahrenheit | [° F] = [° C] × 9 ⁄ 5 + 32 | [° C] = ([° F] - 32) × 5 ⁄ 9 |
Kelvin | [K] = [° C] + 273,15 | [° C] = [K] - 273,15 |
Rankine | [° R] = ([° C] + 273.15) × 9 ⁄ 5 | [° C] = ([° R] - 491,67) × 5 ⁄ 9 |
Para intervalos de temperatura en lugar de temperaturas específicas, 1 ° C = 1 K = 9 ⁄ 5 ° F = 9 ⁄ 5 ° R Comparaciones entre varias escalas de temperatura |
Ver también
- Comparación de escalas de temperatura
- Grado de helada
- ITS-90
- Escala Réaumur
- Temperatura termodinámica
Notas
- ^ Según The Oxford English Dictionary (OED), el término "termómetro Celsius" se había utilizado al menos en 1797. Además, el término "El termómetro Celsius o centígrado" se volvió a utilizar en referencia a un tipo particular de termómetro. al menos desde 1850. El OED también cita este informe de 1928 de una temperatura: "Mi altitud era de unos 5.800 metros, la temperatura era de 28 ° Celsius". Sin embargo, los diccionarios buscan encontrar el uso más antiguo de una palabra o término y no son un recurso útil en cuanto a la terminología utilizada a lo largo de la historia de la ciencia. Según varios escritos del Dr. Terry Quinn CBE FRS, Director del BIPM (1988-2004), que incluyen "Escalas de temperatura desde los primeros días de la termometría hasta el siglo XXI" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 26 de diciembre de 2010 . Consultado el 31 de mayo de 2016 . (146 KiB ) , así como Temperatura (2a edición / 1990 / Academic Press / 0125696817), el término Celsius en conexión con la escala centígrada no fue utilizado en absoluto por las comunidades científicas o termométricas hasta que el CIPM y la CGPM adoptaron el término en 1948 El BIPM ni siquiera sabía que el "grado Celsius" era de uso esporádico y no científico antes de esa época. También es digno de mención que la edición de 1933 de doce volúmenes de OED ni siquiera tenía una lista para la palabra Celsius (pero sí tenía listas para grados centígrados y centesimales en el contexto de la medición de temperatura). La adopción de Celsius en 1948 logró tres objetivos:
- 1. Todas las escalas de temperatura comunes tendrían sus unidades nombradas en honor a alguien relacionado con ellas; a saber, Kelvin, Celsius, Fahrenheit, Réaumur y Rankine.
- 2. A pesar de la importante contribución de Linneo, quien dio a la escala Celsius su forma moderna, el nombre Celsius fue la elección obvia porque comenzaba con la letra C. Así, el símbolo ° C que durante siglos se había usado en asociación con el nombre centígrado podía permanecerán en uso y heredarán simultáneamente una asociación intuitiva con el nuevo nombre.
- 3. El nuevo nombre eliminó la ambigüedad del término "centígrado", liberándolo para referirse exclusivamente al nombre en francés de la unidad de medida angular.
- ^ Para el agua oceánica media estándar de Viena a una atmósfera estándar (101,325 kPa) cuando se calibra únicamente según la definición de dos puntos de temperatura termodinámica. Las definiciones más antiguas de la escala Celsius alguna vez definieron el punto de ebullición del agua bajo una atmósfera estándar como exactamente 100 ° C. Sin embargo, la definición actual da como resultado un punto de ebullición que en realidad es 16,1 mK menos. Para obtener más información sobre el punto de ebullición real del agua, consulte VSMOW en medición de temperatura . Una aproximación diferente usa ITS-90 , que aproxima la temperatura a 99.974 ° C
- ^ En 1948, la Resolución 7 de la 9ª CGPM declaró: "Para indicar un intervalo o diferencia de temperatura, en lugar de una temperatura, se debe utilizar la palabra 'grado' en su totalidad o la abreviatura 'deg'". Esta resolución fue derogada en 1967/1968 por la Resolución 3 de la 13ª CGPM , que establecía que ["Los nombres" grado Kelvin "y" grado ", los símbolos" ° K "y" deg "y las reglas para su uso dadas en La Resolución 7 de la IX CGPM (1948),] ... y la designación de la unidad para expresar un intervalo o una diferencia de temperaturas quedan derogadas, pero los usos que se deriven de estas decisiones siguen siendo permisibles por el momento ". En consecuencia, ahora hay una amplia libertad de uso con respecto a cómo indicar un intervalo de temperatura. Lo más importante es que la intención de uno debe ser clara y se debe seguir la regla básica de la IS; es decir, que no se debe confiar en el nombre de la unidad o su símbolo para indicar la naturaleza de la cantidad. Por lo tanto, si un intervalo de temperatura es, digamos, 10 K o 10 ° C (que se puede escribir 10 kelvins o 10 grados Celsius), debe ser inequívoco a través de un contexto obvio o una declaración explícita de que la cantidad es un intervalo. Las reglas que rigen la expresión de temperaturas e intervalos se tratan en las BIPM "Folleto SI, 8ª edición" (PDF) . (1,39 MiB ) .
Referencias
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Escala de temperatura en grados Celsius, también llamada escala de temperatura en grados centígrados, escala basada en 0 ° para el punto de fusión del agua y 100 ° para el punto de ebullición del agua a 1 atm de presión.
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enlaces externos
La definición del diccionario de Celsius en Wiktionary
- NIST, definiciones de unidades básicas: Kelvin
- El Observatorio Astronómico de Uppsala, Historia de la escala de temperatura Celsius
- London South Bank University, agua, datos científicos
- BIPM, folleto SI, sección 2.1.1.5, Unidad de temperatura termodinámica
- TAMPILE, Comparación de escalas de temperatura