Celsius
Symbol: °CWorldwide (except United States)
Qu'est-ce qu'un/une Celsius (°C) ?
Définition Formelle
Le degré Celsius (symbole : °C) est une unité de température sur l'échelle Celsius, qui est une échelle de température initialement définie par deux points fixes : le point de congélation de l'eau à 0 °C et le point d'ébullition de l'eau à 100 °C, tous deux à la pression atmosphérique standard (101,325 kPa). L'échelle divise cette plage en 100 intervalles égaux, ce qui la rend intuitive pour un usage quotidien : l'ensemble de la gamme des températures météorologiques courantes, des processus de cuisson et des conditions biologiques se situe dans une plage d'environ -40 °C à 250 °C.
Relation avec l'Échelle Kelvin
Dans l'usage moderne du SI, l'échelle Celsius est définie par rapport au kelvin (K), l'unité de base de température du SI. Le degré Celsius est exactement égal en magnitude au kelvin — une différence de température de 1 °C est la même qu'une différence de 1 K. Les deux échelles sont décalées de 273,15 : la température en Celsius est égale à la température en kelvins moins 273,15 (c'est-à-dire, °C = K − 273,15). Cela signifie que le zéro absolu (0 K), la température la plus basse possible, correspond à −273,15 °C.
Depuis la redéfinition du SI en 2019, le kelvin est défini en fixant la constante de Boltzmann à exactement 1,380649 × 10⁻²³ J/K. Comme l'échelle Celsius est définie par rapport au kelvin, cette redéfinition fixe également implicitement l'échelle Celsius. La constante de Boltzmann relie l'énergie cinétique moyenne des particules dans un gaz à la température thermodynamique, en faisant un pont fondamental entre les mondes microscopique et macroscopique.
L'échelle Celsius est parfois informellement appelée l'échelle "centigrade", en particulier dans les textes plus anciens et dans certaines langues. Cependant, le nom "Celsius" est la désignation officielle depuis 1948, lorsque la 9ème CGPM l'a adoptée pour honorer l'inventeur de l'échelle et éviter toute confusion avec l'unité de grade centésimal utilisée dans la mesure angulaire.
Etymology
Nommé d'après Anders Celsius
L'échelle Celsius est nommée d'après Anders Celsius (1701–1744), un astronome, physicien et mathématicien suédois qui était professeur à l'Université d'Uppsala. Celsius a proposé son échelle de température en 1742, la présentant dans un article à l'Académie royale suédoise des sciences. L'adoption de son nom pour l'échelle a été officialisée en 1948 par la 9ème Conférence générale des poids et mesures, remplaçant l'ancien nom "centigrade."
De Centigrade à Celsius
Le mot "centigrade", qui a été utilisé pour l'échelle pendant près de deux siècles avant le changement de nom, dérive du latin "centum" (cent) et "gradus" (étape ou degré). Ce nom décrivait la caractéristique définissante de l'échelle : 100 divisions égales entre les points de congélation et d'ébullition de l'eau. Le changement de nom a été nécessaire car "centigrade" était également utilisé en France et en Espagne pour désigner le grade centésimal (gradien), une unité de mesure angulaire où un angle droit équivaut à 100 grades. Utiliser "centigrade" pour la température et l'angle créait une ambiguïté dans la communication scientifique.
Anders Celsius lui-même était un scientifique distingué au-delà de son travail thermométrique. Il fut l'un des premiers à observer la relation entre l'aurore boréale et le champ magnétique terrestre, et il participa à une expédition géodésique française dans le nord de la Suède en 1736 qui confirmait la prédiction d'Isaac Newton selon laquelle la Terre était aplatie aux pôles. Il fonda l'Observatoire astronomique d'Uppsala en 1741, juste un an avant de proposer son échelle de température. Celsius est mort de la tuberculose en 1744, à seulement 42 ans, deux ans après la publication de son échelle.
Precise Definition
La Définition de la Constante de Boltzmann
L'échelle Celsius est définie par la relation t(°C) = T(K) − 273,15, où T est la température thermodynamique en kelvins. Cela rend le degré Celsius identique en magnitude au kelvin ; seul le point zéro diffère. Le kelvin, à son tour, est défini en fixant la constante de Boltzmann k à exactement 1,380649 × 10⁻²³ J/K, comme adopté par la 26ème Conférence générale des poids et mesures en novembre 2018 et en vigueur depuis le 20 mai 2019.
Points de Référence
Sous cette définition, le point triple de l'eau — la température et la pression uniques auxquelles la glace, l'eau liquide et la vapeur d'eau coexistent en équilibre — se produit à environ 273,16 K, ou 0,01 °C, à une pression de 611,657 pascals. Avant la redéfinition de 2019, le kelvin était défini en fixant le point triple de l'eau à exactement 273,16 K ; maintenant que la constante de Boltzmann est fixée à la place, le point triple de l'eau devient une quantité mesurée (bien que sa valeur ne change pas dans l'incertitude de mesure). Le point de congélation de l'eau à la pression atmosphérique standard est de 0 °C (273,15 K), et le point d'ébullition à la pression atmosphérique standard est de 99,974 °C (373,124 K) — légèrement en dessous de la valeur traditionnelle de 100 °C en raison de mesures mises à jour.
Réalisation Pratique
La température est réalisée expérimentalement en utilisant l'Échelle internationale de température de 1990 (ITS-90), qui définit un ensemble de points de référence fixes et des méthodes d'interpolation pour calibrer les thermomètres. Les points fixes clés incluent le point triple de l'hydrogène (13,8033 K, −259,3467 °C), le point triple de l'eau (273,16 K, 0,01 °C), le point de fusion du gallium (302,9146 K, 29,7646 °C), et le point de congélation de l'argent (1234,93 K, 961,78 °C). Entre ces points fixes, les thermomètres à résistance de platine standard (SPRT) fournissent des valeurs de température interpolées avec des incertitudes aussi petites que quelques millikelvins.
Histoire
L'Échelle Inversée Originale
L'échelle Celsius a été conçue en 1742 par l'astronome suédois Anders Celsius (1701–1744), qui était professeur à l'Université d'Uppsala. Dans sa proposition originale, publiée en tant qu'annexe d'un article présenté à l'Académie royale suédoise des sciences intitulé "Observations sur deux degrés persistants sur un thermomètre," Celsius a défini l'échelle avec le point d'ébullition de l'eau à 0 degrés et le point de congélation à 100 degrés — l'inverse de la convention moderne. Il a soigneusement documenté la dépendance du point d'ébullition à la pression atmosphérique, notant qu'il variait avec les lectures barométriques.
Après la mort de Celsius de la tuberculose en 1744, l'échelle a été inversée pour prendre sa forme moderne, plaçant 0 au point de congélation et 100 au point d'ébullition. L'inversion est communément attribuée au botaniste suédois Carl Linnaeus (Carolus Linnaeus), qui aurait utilisé l'échelle inversée dans sa serre à Uppsala à partir de 1745. Cependant, les preuves historiques ne sont pas concluantes — certaines sources créditent le fabricant d'instruments Daniel Ekström, qui construisait des thermomètres pour Linnaeus, tandis que d'autres pointent vers le collègue et successeur de Celsius, Mårten Strömer, qui aurait pu effectuer le changement dès 1744.
L'Époque Centigrade
Pendant près de deux siècles, l'échelle était connue internationalement sous le nom d'échelle "centigrade", du latin "centum" (cent) et "gradus" (étape), car elle divisait la plage entre les points de congélation et d'ébullition de l'eau en 100 degrés égaux. Ce nom était utilisé dans la littérature scientifique, les manuels scolaires et le langage courant à travers l'Europe et une grande partie du monde. En français, l'échelle était appelée "centigrade," et ce nom persiste de manière informelle dans certains pays francophones aujourd'hui.
En 1948, la 9ème Conférence générale des poids et mesures (CGPM) a officiellement renommé l'échelle de "centigrade" en "Celsius." La motivation principale était d'éliminer la confusion avec le grade centésimal (gradien), une unité de mesure angulaire dans laquelle un angle droit équivaut à 100 grades. En français et en espagnol, le terme "centigrade" pouvait faire référence à la température ou à l'angle, créant une véritable ambiguïté dans la communication scientifique. Le nouveau nom honorait l'inventeur tout en résolvant le conflit linguistique.
Ancrage au Zéro Absolu
En 1954, la 10ème CGPM a redéfini fondamentalement l'échelle Celsius. Au lieu de s'appuyer sur les points de congélation et d'ébullition de l'eau — qui sont sensibles à la pression atmosphérique et à la pureté de l'eau — l'échelle a été ancrée au point triple de l'eau (0,01 °C = 273,16 K exactement) et au zéro absolu (−273,15 °C = 0 K). Cela a fait de l'échelle Celsius une échelle dérivée, formellement dépendante du kelvin plutôt que définie indépendamment. Le point d'ébullition de l'eau à la pression atmosphérique standard est devenu une valeur mesurée (99,974 °C sous ITS-90) plutôt qu'un point définissant.
La Redéfinition de 2019
La redéfinition du SI en 2019 a encore déplacé les fondations. Le kelvin est maintenant défini en fixant la constante de Boltzmann à exactement 1,380649 × 10⁻²³ J/K, plutôt que par le point triple de l'eau. Puisque l'échelle Celsius est définie comme K − 273,15, ce changement s'est également propagé à Celsius. Le point triple de l'eau est devenu une quantité mesurée (toujours très proche de 273,16 K) plutôt qu'une valeur définie exacte. En pratique, le changement n'a eu aucun effet sur les mesures de température — les valeurs sont les mêmes dans l'incertitude des meilleures mesures — mais cela a placé la définition sur une base plus fondamentale.
Tout au long de son histoire, l'échelle Celsius est restée l'échelle de température la plus pratique et la plus largement utilisée pour les activités humaines. Son design — plaçant 0 au point de congélation de l'eau et 100 au point d'ébullition — crée un cadre intuitif pour la météo, la cuisine, les processus industriels et la science biologique. La transition de centigrade à Celsius, des définitions basées sur l'eau à celles basées sur des constantes, a été essentiellement invisible pour les utilisateurs quotidiens tout en satisfaisant les exigences de la métrologie de précision.
Utilisation actuelle
Dans la Météo et la Vie Quotidienne
L'échelle Celsius est l'échelle de température la plus largement utilisée dans le monde pour les besoins quotidiens. C'est la norme pour les prévisions météorologiques dans pratiquement tous les pays sauf aux États-Unis, où les températures sont rapportées en Fahrenheit. Un jour d'hiver pourrait être décrit comme −5 °C, un jour de printemps confortable comme 20 °C, et un jour d'été chaud comme 35 °C. Ces valeurs sont intuitives et largement comprises : en dessous de 0 signifie des conditions de congélation, autour de 20 signifie confortable, et au-dessus de 35 signifie inconfortablement chaud.
En Cuisine et Sécurité Alimentaire
En cuisine et en sécurité alimentaire, Celsius est la référence standard dans la plupart des pays. L'eau bout à 100 °C au niveau de la mer, le pain cuit entre 180 et 220 °C, et les réfrigérateurs doivent être réglés entre 3 et 5 °C. Les directives de sécurité alimentaire spécifient que les aliments périssables ne doivent pas être maintenus entre 5 °C et 60 °C (la "zone de danger" pour la croissance bactérienne) pendant plus de deux heures. Les températures de cuisson internes pour la sécurité alimentaire — poulet à 74 °C, viande hachée à 71 °C — sont spécifiées en Celsius dans toute l'UE, en Asie et dans la plupart des autres régions. Les températures des fours dans les pays utilisant le système métrique sont affichées en Celsius, et les livres de recettes en dehors des États-Unis utilisent exclusivement Celsius.
En Science et Médecine
En science et en ingénierie, Celsius est utilisé aux côtés du kelvin pour la plupart des mesures pratiques. Les instruments de laboratoire — thermocouples, RTD, thermomètres infrarouges — affichent généralement les températures en Celsius. Les articles scientifiques rapportent souvent les températures expérimentales en Celsius, le kelvin étant utilisé pour les calculs thermodynamiques et lorsque des températures absolues sont nécessaires. En médecine, la température corporelle est mesurée en Celsius dans la plupart des pays, avec une plage normale d'environ 36,1 à 37,2 °C. La fièvre est généralement définie comme une température corporelle supérieure à 38,0 °C. Les équipements hospitaliers et de laboratoire dans le monde entier sont calibrés en Celsius.
Les États-Unis restent le seul grand pays où le Fahrenheit est l'échelle de température principale pour la vie quotidienne, y compris les rapports météorologiques, la cuisine et les réglages de thermostat. Cependant, les scientifiques, ingénieurs et professionnels de la santé américains utilisent fréquemment Celsius, et les services météorologiques américains fournissent des lectures Celsius aux côtés du Fahrenheit pour les audiences internationales. Au Canada, Celsius a été officiellement adopté en 1977 dans le cadre de la métrification, bien que certains Canadiens fassent informellement référence au Fahrenheit pour les températures de cuisson ou de piscine.
Everyday Use
Météo et Planification
Pour la météo et la planification quotidienne, l'échelle Celsius fournit un cadre intuitif que la plupart du monde considère comme acquis. Les températures inférieures à 0 °C signifient glace et gel — les routes peuvent être glissantes, les tuyaux peuvent geler, et des vêtements chauds sont essentiels. Les températures de 0 à 10 °C sont froides, nécessitant un manteau ; de 10 à 20 °C est doux et confortable ; de 20 à 30 °C est chaud ; et au-dessus de 30 °C est chaud. Ce modèle mental simple sert des milliards de personnes quotidiennement lorsqu'elles vérifient les prévisions, décident quoi porter ou planifient des activités de plein air. Les records météorologiques en Celsius incluent la température de l'air la plus élevée enregistrée de manière fiable : 56,7 °C dans la vallée de la Mort, Californie, le 10 juillet 1913.
Dans la Cuisine
Dans la cuisine, Celsius régit les processus de cuisson. L'eau frémît autour de 85 à 95 °C et bout à 100 °C au niveau de la mer (baissant d'environ 1 °C pour chaque 300 mètres d'élévation). Les étapes de sucre dans la fabrication de bonbons sont mesurées en Celsius : étape de fil à 110 °C, boule molle à 113-116 °C, craquelin dur à 149-154 °C, et caramel à 170 °C. La levure de pain est la plus active entre 35 et 40 °C et meurt au-dessus de 60 °C. Le chocolat doit être tempéré à des températures précises — chocolat noir à 31-32 °C — pour obtenir une structure cristalline appropriée. L'huile de friture est généralement chauffée à 175-190 °C.
Santé et Température Corporelle
Pour le suivi de la santé, Celsius est la norme dans la plupart des systèmes de santé dans le monde. La température corporelle humaine normale est d'environ 37 °C (variant d'environ 36,1 à 37,2 °C selon le site de mesure et l'heure de la journée). Une légère fièvre commence à 37,5-38,0 °C, une fièvre modérée à 38,1-39,0 °C, et une forte fièvre au-dessus de 39,0 °C. L'hypothermie se déclenche lorsque la température corporelle centrale tombe en dessous de 35 °C et devient mortelle en dessous de 28 °C. Ces points de référence sont enseignés dans les cours de premiers secours et les écoles de médecine à travers le monde métrique.
Fitness et Loisirs
Dans le fitness et les loisirs en plein air, la sensibilisation à la température en Celsius guide les choix d'activités sûres. Courir à des températures supérieures à 30 °C augmente considérablement le risque de maladies liées à la chaleur. Les piscines sont généralement maintenues à 25-28 °C pour les loisirs et à 28-30 °C pour la compétition. Les températures des saunas varient de 70 à 100 °C. Les conditions de ski nécessitent des températures à ou en dessous de 0 °C pour la neige naturelle, bien que les équipements de fabrication de neige puissent fonctionner à des températures allant jusqu'à environ -2 °C. Comprendre le refroidissement éolien — qui décrit comment l'air froid se sent sur la peau exposée — nécessite une familiarité avec l'échelle Celsius dans la plupart des pays.
In Science & Industry
Chimie
En chimie, la température en Celsius (ou kelvin) est un paramètre critique dans pratiquement chaque réaction et processus. Les taux de réaction doublent généralement pour chaque augmentation de 10 °C de température, un principe connu sous le nom de règle Q₁₀ ou règle de van 't Hoff. Les constantes d'équilibre chimique dépendent de la température, décrites par l'équation de van 't Hoff. Les diagrammes de phase — qui cartographient les états de la matière (solide, liquide, gaz) en fonction de la température et de la pression — utilisent Celsius ou kelvin sur l'axe de température. L'échelle Celsius est particulièrement pratique pour la chimie aqueuse car les transitions de phase de l'eau encadrent la plage de 0 à 100 °C.
Biologie et Sciences de la Vie
En biologie et en sciences de la vie, le contrôle de la température en Celsius est essentiel pour la reproductibilité expérimentale. L'activité enzymatique est fortement dépendante de la température : la plupart des enzymes humaines fonctionnent de manière optimale à environ 37 °C (température corporelle) et se dénaturent au-dessus de 40-45 °C. La PCR (réaction en chaîne par polymérase), la technique fondamentale de la biologie moléculaire, oscille entre 94 °C (dénaturation de l'ADN), 50-65 °C (hybridation des amorces), et 72 °C (extension de l'ADN). Les cultures cellulaires sont maintenues à 37 °C dans des incubateurs à CO₂. La cryoconservation des échantillons biologiques utilise des températures allant de -80 °C (glace carbonique) à -196 °C (azote liquide). La pasteurisation du lait nécessite un chauffage à 72 °C pendant 15 secondes (méthode HTST).
Physique et Ingénierie
En physique et en ingénierie, Celsius est utilisé pour les mesures de température pratiques, tandis que le kelvin est préféré pour les calculs thermodynamiques. La science des matériaux spécifie les températures de traitement thermique en Celsius : l'acier est trempé à partir d'environ 800-900 °C, les alliages d'aluminium sont traités en solution à 460-530 °C, et les températures de transition vitreuse des polymères sont rapportées en Celsius. En électronique, les plages de température de fonctionnement des semi-conducteurs sont spécifiées en Celsius — un circuit intégré commercial typique fonctionne de 0 à 70 °C, tandis que les composants de qualité militaire sont notés de -55 à 125 °C. La supraconductivité se produit à des températures extrêmement basses : les supraconducteurs conventionnels nécessitent des températures proches du zéro absolu, tandis que les supraconducteurs à haute température (comme le YBCO) atteignent la supraconductivité en dessous d'environ -180 °C (93 K).
Météorologie et Sciences du Climat
En météorologie et en sciences du climat, tous les enregistrements de température et les modèles climatiques utilisent Celsius (ou équivalent, kelvin pour les valeurs absolues). La température moyenne de surface mondiale est d'environ 15 °C, et le changement climatique est mesuré en fractions de degré Celsius. L'Accord de Paris vise à limiter le réchauffement climatique à 1,5 °C au-dessus des niveaux préindustriels. Les températures océaniques, les profils atmosphériques et les données des carottes de glace sont tous enregistrés et rapportés en Celsius. L'Organisation météorologique mondiale maintient les enregistrements de température mondiaux en Celsius, permettant des comparaisons cohérentes entre les pays et les décennies.
Interesting Facts
Anders Celsius originally defined his scale backward: 0° was the boiling point and 100° was the freezing point of water. The scale was inverted to its modern form after his death in 1744, likely by Carl Linnaeus, the famous botanist and taxonomist.
The temperature -40° is the same in both Celsius and Fahrenheit: -40 °C = -40 °F. This is the only point where the two scales intersect, and it can be verified algebraically: -40 × 9/5 + 32 = -72 + 32 = -40.
Absolute zero — the lowest possible temperature — is -273.15 °C (0 K). At this temperature, atoms would have minimal kinetic energy. Scientists have cooled substances to within billionths of a degree of absolute zero, but reaching it exactly is physically impossible according to the third law of thermodynamics.
The highest temperature ever reliably recorded on Earth's surface is 56.7 °C (134.1 °F), measured at Furnace Creek Ranch in Death Valley, California, on 10 July 1913. The lowest recorded temperature is -89.2 °C (-128.6 °F), at Vostok Station in Antarctica on 21 July 1983.
The surface of the Sun has a temperature of about 5,500 °C, while its core reaches approximately 15 million °C. At these temperatures, hydrogen atoms fuse into helium, releasing the energy that powers the Sun.
Room temperature is typically defined as 20 to 22 °C (68 to 72 °F) in scientific contexts. The IUPAC standard ambient temperature is exactly 25 °C (298.15 K), which is used as the reference temperature for standard thermodynamic data.
Water has an anomalous property: its maximum density occurs at approximately 3.984 °C, not at its freezing point of 0 °C. This means ice floats on water, and lakes freeze from the top down rather than the bottom up — a crucial fact for aquatic life surviving winter.
The Celsius and Kelvin scales use the same size degree. A temperature increase of 1 °C is identical to an increase of 1 K. The Fahrenheit degree is smaller: a change of 1 °C equals a change of 1.8 °F.
Before standardized temperature scales, people used qualitative descriptions or unreliable instruments. Daniel Gabriel Fahrenheit invented the first reliable mercury thermometer in 1714, and his Fahrenheit scale (1724) preceded Celsius's scale by 18 years.
Regional Variations
Global Celsius Dominance
The Celsius scale dominates temperature measurement globally. In Europe, Asia, Africa, South America, Oceania, and most of North America (Canada), Celsius is used for weather forecasts, cooking, medical measurements, industrial processes, and scientific work. When a European weather forecast says "tomorrow's high will be 28°," everyone understands this means Celsius. Oven settings, thermostat dials, and thermometer readings are all in Celsius. The European Union requires Celsius for all official temperature measurements, and EU product safety standards specify temperature limits in Celsius.
The United States
The United States is the sole major holdout. Americans describe a hot day as "95 degrees" (meaning Fahrenheit), set their ovens to "350°F" for baking, and consider "98.6°F" as normal body temperature. This creates a persistent cultural divide: American travelers abroad must mentally convert temperatures, and international visitors to the US face the reverse challenge. Despite periodic metrication efforts — the Metric Conversion Act of 1975 and the Omnibus Trade and Competitiveness Act of 1988 — Fahrenheit remains deeply entrenched in American daily life. However, US scientists universally use Celsius (and kelvin), and American medical devices increasingly display temperatures in both scales.
Other Countries and Territories
A few other countries and territories maintain partial Fahrenheit usage alongside Celsius. In the Bahamas, Belize, the Cayman Islands, and Palau, Fahrenheit is sometimes used due to American cultural influence, though Celsius is increasingly standard in official and scientific contexts. In the United Kingdom, weather forecasts are given in Celsius, but older generations sometimes reference Fahrenheit for hot weather ("It was 100 degrees!" meaning Fahrenheit). In practice, Celsius has been the official standard in the UK since the 1960s, and younger Britons are generally unfamiliar with Fahrenheit. Canada officially adopted Celsius in 1977, but proximity to the US means some Canadians still understand Fahrenheit references, particularly for cooking temperatures and swimming pool settings.