Celsius
Symbol: °CWorldwide (except United States)
O que é um/uma Celsius (°C)?
Definição Formal
O grau Celsius (símbolo: °C) é uma unidade de temperatura na escala Celsius, que é uma escala de temperatura originalmente definida por dois pontos fixos: o ponto de congelamento da água a 0 °C e o ponto de ebulição da água a 100 °C, ambos a pressão atmosférica padrão (101,325 kPa). A escala divide essa faixa em 100 intervalos iguais, tornando-a intuitiva para o uso cotidiano: toda a faixa de temperaturas climáticas comuns, processos de cozimento e condições biológicas está dentro de uma faixa de aproximadamente -40 °C a 250 °C.
Relação com a Escala Kelvin
Na utilização moderna do SI, a escala Celsius é definida em relação ao kelvin (K), a unidade base de temperatura do SI. O grau Celsius é exatamente igual em magnitude ao kelvin — uma diferença de temperatura de 1 °C é a mesma que uma diferença de 1 K. As duas escalas são deslocadas por 273,15: a temperatura em Celsius é igual à temperatura em kelvins menos 273,15 (ou seja, °C = K − 273,15). Isso significa que o zero absoluto (0 K), a temperatura mais baixa possível, corresponde a −273,15 °C.
Desde a redefinição do SI em 2019, o kelvin é definido fixando a constante de Boltzmann em exatamente 1,380649 × 10⁻²³ J/K. Como a escala Celsius é definida em relação ao kelvin, essa redefinição também fixa implicitamente a escala Celsius. A constante de Boltzmann relaciona a energia cinética média das partículas em um gás à temperatura termodinâmica, tornando-se uma ponte fundamental entre os mundos microscópico e macroscópico.
A escala Celsius é às vezes informalmente chamada de "escala centígrada", particularmente em textos mais antigos e em algumas línguas. No entanto, o nome "Celsius" tem sido a designação oficial desde 1948, quando a 9ª CGPM a adotou para honrar o inventor da escala e evitar confusão com a unidade de grau centesimal usada em medições angulares.
Etymology
Nomeado em Homenagem a Anders Celsius
A escala Celsius é nomeada em homenagem a Anders Celsius (1701–1744), um astrônomo, físico e matemático sueco que foi professor na Universidade de Uppsala. Celsius propôs sua escala de temperatura em 1742, apresentando-a em um artigo à Academia Real Sueca de Ciências. A adoção de seu nome para a escala foi formalizada em 1948 pela 9ª Conferência Geral de Pesos e Medidas, substituindo o nome anterior "centígrada."
De Centígrada a Celsius
A palavra "centígrada", que foi usada para a escala por quase dois séculos antes da mudança de nome, deriva do latim "centum" (cem) e "gradus" (passo ou grau). Esse nome descrevia a característica definidora da escala: 100 divisões iguais entre os pontos de congelamento e ebulição da água. A mudança de nome foi necessária porque "centígrada" também era usada na França e na Espanha para se referir ao grau centesimal (gradiano), uma unidade de medida angular onde um ângulo reto equivale a 100 graus. Usar "centígrada" para temperatura e ângulo criava ambiguidade na comunicação científica.
Anders Celsius era um cientista distinto além de seu trabalho termométrico. Ele foi um dos primeiros a observar a relação entre a aurora boreal e o campo magnético da Terra, e participou de uma expedição geodésica francesa ao norte da Suécia em 1736 que confirmou a previsão de Isaac Newton de que a Terra era achatada nos polos. Ele fundou o Observatório Astronômico de Uppsala em 1741, apenas um ano antes de propor sua escala de temperatura. Celsius morreu de tuberculose em 1744, aos 42 anos, apenas dois anos após publicar sua escala.
Precise Definition
Definição da Constante de Boltzmann
A escala Celsius é definida pela relação t(°C) = T(K) − 273,15, onde T é a temperatura termodinâmica em kelvins. Isso torna o grau Celsius idêntico em magnitude ao kelvin; apenas o ponto zero difere. O kelvin, por sua vez, é definido fixando a constante de Boltzmann k em exatamente 1,380649 × 10⁻²³ J/K, conforme adotado pela 26ª Conferência Geral de Pesos e Medidas em novembro de 2018 e em vigor desde 20 de maio de 2019.
Pontos de Referência
Sob essa definição, o ponto triplo da água — a temperatura e pressão únicas nas quais o gelo, a água líquida e o vapor de água coexistem em equilíbrio — ocorre a aproximadamente 273,16 K, ou 0,01 °C, a uma pressão de 611,657 pascais. Antes da redefinição de 2019, o kelvin era definido fixando o ponto triplo da água em exatamente 273,16 K; agora que a constante de Boltzmann está fixada, o ponto triplo da água se torna uma quantidade medida (embora seu valor não tenha mudado dentro da incerteza de medição). O ponto de congelamento da água à pressão atmosférica padrão é 0 °C (273,15 K), e o ponto de ebulição à pressão atmosférica padrão é 99,974 °C (373,124 K) — ligeiramente abaixo do valor tradicional de 100 °C devido a medições atualizadas.
Realização Prática
A temperatura é realizada experimentalmente usando a Escala Internacional de Temperatura de 1990 (ITS-90), que define um conjunto de pontos de referência fixos e métodos de interpolação para calibrar termômetros. Os principais pontos fixos incluem o ponto triplo do hidrogênio (13,8033 K, −259,3467 °C), o ponto triplo da água (273,16 K, 0,01 °C), o ponto de fusão do gálio (302,9146 K, 29,7646 °C) e o ponto de congelamento da prata (1234,93 K, 961,78 °C). Entre esses pontos fixos, termômetros de resistência de platina padrão (SPRTs) fornecem valores de temperatura interpolados com incertezas tão pequenas quanto alguns milikelvins.
História
A Escala Invertida Original
A escala Celsius foi concebida em 1742 pelo astrônomo sueco Anders Celsius (1701–1744), que foi professor na Universidade de Uppsala. Em sua proposta original, publicada como um apêndice a um artigo apresentado à Academia Real Sueca de Ciências intitulado "Observações sobre dois graus persistentes em um termômetro", Celsius definiu a escala com o ponto de ebulição da água a 0 graus e o ponto de congelamento a 100 graus — o inverso da convenção moderna. Ele documentou cuidadosamente a dependência do ponto de ebulição em relação à pressão atmosférica, observando que variava com as leituras barométricas.
Após a morte de Celsius por tuberculose em 1744, a escala foi invertida para sua forma moderna, colocando 0 no ponto de congelamento e 100 no ponto de ebulição. A reversão é comumente atribuída ao botânico sueco Carl Linnaeus (Carolus Linnaeus), que supostamente usou a escala invertida em sua estufa em Uppsala a partir de 1745. No entanto, as evidências históricas não são conclusivas — algumas fontes creditam o fabricante de instrumentos Daniel Ekström, que construiu termômetros para Linnaeus, enquanto outras apontam para o colega e sucessor de Celsius, Mårten Strömer, que pode ter feito a mudança já em 1744.
A Era Centígrada
Por quase dois séculos, a escala era conhecida internacionalmente como a "escala centígrada", do latim "centum" (cem) e "gradus" (passo), porque dividia a faixa entre os pontos de congelamento e ebulição da água em 100 graus iguais. Esse nome foi usado na literatura científica, livros didáticos e na fala cotidiana em toda a Europa e grande parte do mundo. Em francês, a escala era chamada de "centigrade", e esse nome persiste informalmente em alguns países de língua francesa hoje.
Em 1948, a 9ª Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM) renomeou oficialmente a escala de "centigrade" para "Celsius." A principal motivação foi eliminar a confusão com o grau centesimal (gradiano), uma unidade de medida angular na qual um ângulo reto equivale a 100 graus. Em francês e espanhol, o termo "centigrade" poderia se referir tanto à temperatura quanto ao ângulo, criando uma verdadeira ambiguidade na comunicação científica. O novo nome homenageou o inventor enquanto resolvia o conflito linguístico.
Ancoragem ao Zero Absoluto
Em 1954, a 10ª CGPM redefiniu fundamentalmente a escala Celsius. Em vez de depender dos pontos de congelamento e ebulição da água — que são sensíveis à pressão atmosférica e à pureza da água — a escala foi ancorada ao ponto triplo da água (0,01 °C = 273,16 K exatamente) e ao zero absoluto (−273,15 °C = 0 K). Isso tornou a escala Celsius uma escala derivada, formalmente dependente do kelvin em vez de definida de forma independente. O ponto de ebulição da água à pressão atmosférica padrão tornou-se um valor medido (99,974 °C sob ITS-90) em vez de um ponto definidor.
A Redefinição de 2019
A redefinição do SI de 2019 deslocou ainda mais a fundação. O kelvin agora é definido fixando a constante de Boltzmann em exatamente 1,380649 × 10⁻²³ J/K, em vez de pelo ponto triplo da água. Como a escala Celsius é definida como K − 273,15, essa mudança se propagou para Celsius também. O ponto triplo da água tornou-se uma quantidade medida (ainda muito próxima de 273,16 K) em vez de um valor definido exato. Na prática, a mudança não teve efeito nas medições de temperatura — os valores são os mesmos dentro da incerteza das melhores medições — mas colocou a definição em uma base mais fundamental.
Ao longo de sua história, a escala Celsius permaneceu a escala de temperatura mais prática e amplamente utilizada para atividades humanas. Seu design — colocando 0 no ponto de congelamento da água e 100 no ponto de ebulição — cria uma estrutura intuitiva para clima, cozimento, processos industriais e ciência biológica. A transição de centígrada para Celsius, de definições baseadas em água para definições baseadas em constantes, tem sido essencialmente invisível para os usuários cotidianos, enquanto atende às demandas da metrologia de precisão.
Uso atual
No Clima e na Vida Diária
A escala Celsius é a escala de temperatura mais amplamente utilizada no mundo para fins cotidianos. É o padrão para previsões meteorológicas em praticamente todos os países, exceto os Estados Unidos, onde as temperaturas são reportadas em Fahrenheit. Um dia de inverno pode ser descrito como −5 °C, um dia confortável de primavera como 20 °C, e um dia quente de verão como 35 °C. Esses valores são intuitivos e amplamente compreendidos: abaixo de 0 significa condições de congelamento, em torno de 20 significa confortável, e acima de 35 significa calor desconfortável.
Na Cozinha e Segurança Alimentar
Na cozinha e segurança alimentar, Celsius é a referência padrão na maioria dos países. A água ferve a 100 °C ao nível do mar, o pão assa a 180 a 220 °C, e os refrigeradores devem ser ajustados para 3 a 5 °C. As diretrizes de segurança alimentar especificam que alimentos perecíveis não devem ser mantidos entre 5 °C e 60 °C (a "zona de perigo" para crescimento bacteriano) por mais de duas horas. As temperaturas internas de cozimento para segurança alimentar — frango a 74 °C, carne moída a 71 °C — são especificadas em Celsius em toda a UE, Ásia e na maioria das outras regiões. As temperaturas do forno em países métricos são exibidas em Celsius, e livros de receitas fora dos EUA usam exclusivamente Celsius.
Na Ciência e Medicina
Na ciência e engenharia, Celsius é usado juntamente com o kelvin para a maioria das medições práticas. Instrumentos de laboratório — termopares, RTDs, termômetros infravermelhos — normalmente exibem temperaturas em Celsius. Artigos científicos comumente relatam temperaturas experimentais em Celsius, com kelvin usado para cálculos termodinâmicos e quando temperaturas absolutas são necessárias. Na medicina, a temperatura corporal é medida em Celsius na maioria dos países, com a faixa normal sendo aproximadamente 36,1 a 37,2 °C. Febre é geralmente definida como uma temperatura corporal acima de 38,0 °C. Equipamentos hospitalares e de laboratório em todo o mundo são calibrados em Celsius.
Os Estados Unidos permanecem o único grande país onde o Fahrenheit é a principal escala de temperatura para a vida diária, incluindo relatórios meteorológicos, cozimento e configurações de termostatos. No entanto, cientistas, engenheiros e profissionais médicos americanos frequentemente usam Celsius, e serviços meteorológicos dos EUA fornecem leituras em Celsius ao lado de Fahrenheit para públicos internacionais. No Canadá, Celsius foi oficialmente adotado em 1977 como parte da metrificação, embora alguns canadenses façam referência informal ao Fahrenheit para temperaturas de cozimento ou de piscina.
Everyday Use
Clima e Planejamento
Para clima e planejamento diário, a escala Celsius fornece uma estrutura intuitiva que a maior parte do mundo considera garantida. Temperaturas abaixo de 0 °C significam gelo e geada — as estradas podem ser escorregadias, canos podem congelar, e roupas quentes são essenciais. Temperaturas de 0 a 10 °C são frias, exigindo um casaco; de 10 a 20 °C é ameno e confortável; de 20 a 30 °C é quente; e acima de 30 °C é quente. Esse simples modelo mental serve bilhões de pessoas diariamente ao verificar previsões, decidir o que vestir ou planejar atividades ao ar livre. Os registros meteorológicos em Celsius incluem a temperatura mais alta registrada de forma confiável: 56,7 °C no Vale da Morte, Califórnia, em 10 de julho de 1913.
Na Cozinha
Na cozinha, Celsius governa os processos de cozimento. A água ferve a cerca de 85 a 95 °C e ferve a 100 °C ao nível do mar (caindo cerca de 1 °C para cada 300 metros de elevação). As etapas do açúcar na fabricação de doces são medidas em Celsius: estágio de fio a 110 °C, bola mole a 113-116 °C, quebra dura a 149-154 °C, e caramelo a 170 °C. O fermento para pão é mais ativo a 35 a 40 °C e morre acima de 60 °C. O chocolate deve ser temperado a temperaturas precisas — chocolate amargo a 31-32 °C — para alcançar a estrutura cristalina adequada. O óleo para fritura geralmente é aquecido a 175-190 °C.
Saúde e Temperatura Corporal
Para monitoramento de saúde, Celsius é o padrão na maioria dos sistemas de saúde em todo o mundo. A temperatura corporal humana normal é aproximadamente 37 °C (variando de cerca de 36,1 a 37,2 °C dependendo do local de medição e da hora do dia). Uma febre leve começa a 37,5-38,0 °C, uma febre moderada a 38,1-39,0 °C, e uma febre alta acima de 39,0 °C. A hipotermia se instala quando a temperatura corporal central cai abaixo de 35 °C e se torna ameaçadora à vida abaixo de 28 °C. Esses pontos de referência são ensinados em cursos de primeiros socorros e escolas de medicina em todo o mundo métrico.
Fitness e Recreação
Em fitness e recreação ao ar livre, a conscientização sobre a temperatura em Celsius orienta escolhas seguras de atividade. Correr em temperaturas acima de 30 °C aumenta significativamente o risco de doenças relacionadas ao calor. As piscinas são tipicamente mantidas a 25-28 °C para recreação e 28-30 °C para competição. As temperaturas da sauna variam de 70 a 100 °C. As condições de esqui exigem temperaturas em ou abaixo de 0 °C para neve natural, embora equipamentos de fabricação de neve possam operar a temperaturas de até cerca de -2 °C. Compreender a sensação térmica — que descreve como o ar frio se sente na pele exposta — requer familiaridade com a escala Celsius na maioria dos países.
In Science & Industry
Química
Na química, a temperatura em Celsius (ou kelvin) é um parâmetro crítico em praticamente todas as reações e processos. As taxas de reação geralmente dobram para cada aumento de 10 °C na temperatura, um princípio conhecido como a regra Q₁₀ ou regra de van 't Hoff. As constantes de equilíbrio químico são dependentes da temperatura, descritas pela equação de van 't Hoff. Diagramas de fase — que mapeiam os estados da matéria (sólido, líquido, gás) em função da temperatura e pressão — usam Celsius ou kelvin no eixo da temperatura. A escala Celsius é particularmente conveniente para a química aquosa porque as transições de fase da água abrangem a faixa de 0–100 °C.
Biologia e Ciências da Vida
Na biologia e ciências da vida, o controle de temperatura em Celsius é essencial para a reprodutibilidade experimental. A atividade enzimática é altamente dependente da temperatura: a maioria das enzimas humanas funciona de forma ideal a aproximadamente 37 °C (temperatura corporal) e desnatura acima de 40-45 °C. PCR (reação em cadeia da polimerase), a técnica fundamental da biologia molecular, cicla entre 94 °C (desnaturação do DNA), 50-65 °C (anelamento de primers) e 72 °C (extensão do DNA). Culturas celulares são mantidas a 37 °C em incubadoras de CO₂. A criopreservação de amostras biológicas utiliza temperaturas de -80 °C (gelo seco) a -196 °C (nitrogênio líquido). A pasteurização do leite requer aquecimento a 72 °C por 15 segundos (método HTST).
Física e Engenharia
Na física e engenharia, Celsius é usado para medições práticas de temperatura, enquanto kelvin é preferido para cálculos termodinâmicos. A ciência dos materiais especifica temperaturas de tratamento térmico em Celsius: o aço é resfriado a partir de cerca de 800-900 °C, ligas de alumínio são tratadas em solução a 460-530 °C, e as temperaturas de transição de vidro de polímeros são relatadas em Celsius. Em eletrônica, as faixas de temperatura de operação de semicondutores são especificadas em Celsius — um CI comercial típico opera de 0 a 70 °C, enquanto componentes de grau militar são classificados de -55 a 125 °C. A supercondutividade ocorre a temperaturas extremamente baixas: supercondutores convencionais requerem temperaturas próximas ao zero absoluto, enquanto supercondutores de alta temperatura (como YBCO) alcançam supercondutividade abaixo de cerca de -180 °C (93 K).
Meteorologia e Ciência do Clima
Na meteorologia e ciência do clima, todos os registros de temperatura e modelos climáticos usam Celsius (ou, equivalentemente, kelvin para valores absolutos). A temperatura média global da superfície é aproximadamente 15 °C, e as mudanças climáticas são medidas em frações de grau Celsius. O Acordo de Paris visa limitar o aquecimento global a 1,5 °C acima dos níveis pré-industriais. As temperaturas do oceano, perfis atmosféricos e dados de núcleos de gelo são todos registrados e relatados em Celsius. A Organização Meteorológica Mundial mantém registros globais de temperatura em Celsius, permitindo comparações consistentes entre países e décadas.
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.