Convertir des K en °C

Le kelvin part du zéro absolu, là où il n’y a plus d’énergie thermique à retirer, et ses graduations ont la taille de celles de Celsius. Il ne prend pas de symbole de degré : on écrit 300 K, pas 300 °K.

Celsius place le zéro au point de congélation de l’eau et le cent à son point d’ébullition, au niveau de la mer. Anders Celsius avait d’abord proposé l’échelle à l’envers : chez lui, le zéro était l’ébullition.

kelvin et degré Celsius ne commencent pas à compter au même endroit : aucun nombre seul ne convertit de l'un à l'autre. Multiplier est précisément l'erreur que cette page existe pour éviter — c'est juste à une température exactement, faux partout ailleurs, et l'écart grandit à mesure qu'on s'éloigne de ce point.

Les deux bouts de l'échelle de cette page le montrent. 0 K font -273,15 °C et 100 K font -173,15 °C : cent pas d'un côté, 100 de l'autre, et les deux zéros posés à des endroits différents. D'où la formule en deux parties, quelque chose à multiplier et quelque chose à ajouter ; enlevez l'addition et le résultat cesse d'être faux lentement pour devenir franchement faux.

Le kelvin part du zéro absolu, le point où il ne reste plus d'énergie thermique à retirer et sous lequel il n'y a plus rien à mesurer. C'est ce qui en fait une échelle sur laquelle on peut multiplier : 200 K, c'est vraiment le double de 100 K, là où 200 °C n'est pas le double de 100 °C.

Ni le Celsius ni le Fahrenheit ne peuvent en dire autant. Leurs zéros ont été choisis, pas trouvés, et c'est pourquoi doubler une valeur en Celsius ne signifie strictement rien.

Retirez 273,15 et la conversion est terminée. Un kelvin et un degré Celsius ont la même taille, donc rien n’est mis à l’échelle : 300 K font 26,85 °C, 273,15 K font 0 °C, et 0 K fait −273,15 °C. Il n’y a aucune multiplication et aucun ordre d’opérations à se tromper, ce qui fait de cette conversion la moins sujette à erreur de toute la catégorie.

La vérification qui mérite d’être faite est contre 300. Presque tout chiffre en kelvin décrivant quelque chose qu’une personne pourrait côtoyer se situe entre 250 et 320 K, donc une réponse loin de cette bande doit se lire comme loin de l’ordinaire — 200 K fait −73 °C et appartient à un congélateur de laboratoire, 400 K fait 127 °C et dépasse le point d’ébullition de l’eau. Un chiffre en kelvin dans les milliers est presque certainement une température de couleur plutôt qu’une chaleur, et c’est un autre problème entièrement.

Une lampe marquée 2 700 K n’est pas à 2 427 °C, et la convertir ne dit rien d’utile sur la lampe. La température de couleur désigne la température à laquelle un corps noir idéalisé devrait être chauffé pour que sa lumière corresponde à la couleur de celle-ci. Pour une vieille ampoule à incandescence la coïncidence est presque littérale, parce que le filament tournait réellement près de 2 700 K, mais une LED marquée 2 700 K se trouve à peut-être 60 °C et imite une couleur plutôt qu’une température.

Le rayon se résume à une liste courte : 2 700 K est le jaune chaud d’une incandescence, 3 000 K un blanc chaud, 4 000 K un blanc de bureau neutre, 5 000 à 5 600 K la lumière du jour, et 6 500 K le standard bleuté utilisé pour les écrans et l’étalonnage. Convertir n’importe lequel de ces nombres produit un chiffre en Celsius entre 2 400 et 6 200 qui est correct sur un radiateur hypothétique et sans rapport avec l’objet dans votre main.

Le vocabulaire va à rebours de la physique. Une lampe à 2 700 K est vendue comme chaude et une à 6 500 K comme froide, alors que 6 500 K est de loin le corps noir le plus chaud. Les mots décrivent la sensation de la lumière — le jaune et l’orange se lisent comme chauds, le bleu se lit comme froid — et ils se sont fixés bien avant que les nombres ne soient imprimés sur les emballages, donc les deux systèmes pointent maintenant dans des directions opposées sur la même boîte.

C’est la source de la plupart des achats d’éclairage décevants. Quelqu’un qui veut une pièce plus chaleureuse attrape le plus grand nombre parce qu’il sonne comme plus de chaleur, et achète 5 000 K, qui est la lumière d’un midi couvert. La règle qui survit au contact d’un magasin est que le nombre décrit la couleur et va de l’orange au bleu en montant, tandis que le mot à côté décrit la sensation et va dans l’autre sens, et c’est la seule façon de ne pas se tromper.

Au-dessus d’environ mille kelvins, les 273,15 sont du bruit. La photosphère du Soleil est à environ 5 772 K, ce qui fait 5 499 °C, et la citer comme 5 500 °C ne perd rien, parce que le chiffre en kelvin portait plus d’incertitude que le décalage. Il en va de même pour un filament de tungstène près de 3 000 K, une flamme de bougie près de 1 700 K ou un intérieur stellaire dans les millions.

L’astronomie utilise le kelvin partout en partie pour cette raison et en partie parce que l’essentiel de la plage intéressante n’est près d’aucun zéro Celsius pertinent. La surface de Vénus est à 737 K, soit 464 °C. Le fond diffus cosmologique est à 2,725 K, soit −270,4 °C — et là le décalage est essentiellement toute la réponse, le chiffre en Celsius étant fait presque entièrement de la constante, ce qui est une illustration élégante de la raison pour laquelle le domaine ne s’embarrasse pas de la conversion.

En dessous d’environ 100 K, le chiffre en Celsius devient celui qui gêne. L’azote liquide bout à 77 K, ce qui fait −196 °C ; l’hélium liquide à 4,2 K, c’est −269 °C. Travailler en Celsius ici signifie porter un grand nombre négatif dont les chiffres informatifs se trouvent à l’extrémité, et diviser la température par deux transforme −196 en −235, un changement qui se lit comme petit et ne l’est pas.

En kelvin le même pas est de 77 à 38,5, ce qui est visiblement une division par deux, et c’est la raison pratique pour laquelle la cryogénie s’écrit en kelvin plutôt que par goût. Les températures de transition supraconductrices suivent la même convention : les supraconducteurs à haute température qui ont causé tant d’émoi transitionnent quelque part autour de 90 à 135 K, ce qui fait −183 à −138 °C et ne semble pas élevé du tout jusqu’à ce qu’on sache que les précédents demandaient 4 K.

Une fiche technique citant un coefficient en ppm/K, une résistance thermique en K/W ou une dérive en µV/K décrit un changement, et un changement est le même nombre en Celsius. Rien n’est soustrait : 50 ppm/K valent 50 ppm par degré Celsius. Les fabricants écrivent K parce que le kelvin est l’unité SI de température, et non parce que le chiffre appartient à une échelle absolue.

Le slash est l’indice. Une lecture s’écrit 300 K ; un taux s’écrit par K, et seule la lecture prend le décalage. Certaines fiches techniques mélangent les deux sur une page — une plage de fonctionnement en °C, un coefficient en ppm/K, un chiffre jonction-ambiant en °C/W — et le mélange n’est pas une incohérence. L’exception véritable est la valeur B d’une thermistance, citée en kelvin parce qu’elle se trouve à l’intérieur d’une exponentielle de 1/T et a besoin de la température absolue, ce qui est précisément le cas où la conversion serait une erreur.

Les chiffres en kelvin arrivent avec des précisions extrêmement variables, et la conversion ne peut rien y ajouter. 2,725 K est une mesure à quatre chiffres significatifs et se convertit en −270,425 °C avec tous intacts. 5 772 K est une valeur nominale, et 5 498,85 °C la surestime. Les 2 700 K sur une ampoule sont un bin marketing, et les lampes vendues sous cette étiquette varient de cent kelvins ou plus entre fabricants.

L’habitude qui maintient un rapport honnête est de garder les chiffres que la valeur en kelvin avait et pas davantage, puis de décider si le ,15 survit. En dessous d’environ 10 K il survit toujours, parce qu’il domine la réponse. Entre 250 et 400 K il survit d’habitude, parce qu’un dixième de degré est une distinction réelle. Au-dessus de 1 000 K il ne survit jamais, et le porter est un signe que le nombre sort d’un convertisseur plutôt que d’une décision.

La balance des blancs d’un appareil photo en kelvin se règle sur la couleur de la lumière qui tombe sur la scène, et non sur la couleur que vous voulez en sortie. Sous un tungstène à environ 3 200 K, régler l’appareil à 3 200 K donne des blancs neutres ; le régler à 5 600 K dit à l’appareil que la lumière est plus bleue qu’elle ne l’est, et il compense en réchauffant tout vers l’orange.

La direction trouble les gens parce que le cadran se comporte comme un rendu : monter le nombre réchauffe l’image et le descendre la refroidit, ce qui est l’inverse de ce que la physique du nombre suggère. C’est la même inversion que le rayon d’éclairage, vue de l’autre côté. Convertir n’importe lequel de ces réglages en Celsius n’a aucun usage — 3 200 K feraient 2 927 °C, une affirmation sur un filament hypothétique, imprimée sur une page à propos d’un menu d’appareil photo.