kelvin | |
Termometru Celsius / Kelvin. | |
informație | |
---|---|
Sistem | Sistem internațional ( unitate de bază ) |
Unitatea de ... | Temperatura termodinamică |
Simbol | K |
Eponim | William Thomson, Lord Kelvin |
Kelvinul (simbol K , numit după William Thomson a spus Lord Kelvin) este SI bază unitate de temperatură termodinamică . Prin convenție, numele unităților sunt nume comune și sunt scrise cu litere mici („kelvin” nu „Kelvin”).
Pana cand 20 mai 2019, kelvinul a fost definit ca fracția 1 / 273,16 a temperaturii termodinamice a punctului triplu al apei (H 2 O), O variație a temperaturii de 1 K este echivalentă cu o variație de 1 ° C . Noua definiție își propune să respecte această valoare, dar ancorând-o pe o valoare fixă a constantei Boltzmann .
Spre deosebire de gradul Celsius , kelvinul este o măsură absolută a temperaturii care a fost introdusă datorită celui de-al treilea principiu al termodinamicii . Temperatura de 0 K este egală cu -273,15 ° C și corespunde zero absolut ( punctul triplu al apei este, prin urmare, la temperatura de 0,01 ° C ).
Kelvinul, nefiind o măsură relativă, nu este precedat niciodată de cuvântul „grad” sau de simbolul „°”, spre deosebire de grade Celsius sau Fahrenheit .
Scara temperaturii Celsius este, prin definiție, temperatura absolută modificată inițial cu 273,15 K :
cu:Deducem că:
Reciprocitatea temperaturii este un parametru care apare adesea în formule. Fizicienii folosesc uneori parametrul β, cum ar fi:
cu în kelvini și unde este constanta Boltzmann .In practica :
Astfel, 0 ° C = 273,15 K, 1 ° C = 274,15 K etc.
Din 1954 până în 2019, unitatea de temperatură a sistemului internațional și unitățile derivate ale acestuia , determinate de o convenție internațională, se bazează pe temperatura termodinamică a punctului triplu al apei, TH 2 O
T= 273,16 K :
Fracțiunea 1 ⁄ 273,16 se datorează, prin urmare, alegerii punctului triplu al apei ca punct de referință și dorinței de a defini o unitate de temperatură care face posibilă găsirea intervalelor obișnuite de temperatură asociate cu vechile scale de temperatură. Deși definiția oficială actuală a gradului Celsius se bazează pe cea a kelvinului, acesta din urmă a fost stabilit ulterior.
Din punct de vedere istoric, punctele de referință alese pentru a construi scările de temperatură au fost temperatura de îngheț a apei, care definește zero, și temperatura de fierbere, fixată la 100. Aceste două puncte au definit astfel o scară centigradă a cărei înălțime este o sutime din diferența de temperatură aceste două puncte. Această scală de temperatură a fost mult timp confundată cu scara Celsius.
Noțiunea de temperatură termodinamică , și implicit cea de temperatură absolută , introduce noțiunea de zero absolut , făcând inutilă referirea la două puncte. Este suficient un singur punct fix de referință. Punctul triplu al apei, adică condițiile în care coexistă cele trei stări (lichid, solid și gaz) ale apei, este un punct de temperatură și presiune invariantă ( varianță zero). Prin urmare, constituie un punct de referință fix fundamental, mai stabil decât temperatura de îngheț, de exemplu, care depinde de mulți parametri și care poate scădea la -38 ° C pentru apa pură răcită .
Odată ce acest punct de referință a fost adoptat, rămâne să se definească intervalul unui kelvin care este fixat după cum urmează: kelvinul este fracția 1 ⁄ 273,16 a temperaturii termodinamice a punctului triplu al apei .
La rândul său, acesta devine referința pentru definiția gradului Celsius. Ca urmare a acestei reforme, aceasta din urmă este redusă la starea unei unități derivate din sistemul internațional : unitatea de temperatură Celsius este egală, prin definiție, cu unitatea de temperatură kelvin, orice interval de temperatură având aceeași valoare numerică în cele două unități.
Cu toate acestea, din cauza acestei unități de selecție, punctul de fierbere a apei la presiune atmosferică normală nu este fixată la 100 ° C , dar la 99.9839 ° C . Cu toate acestea, această alegere conduce la un decalaj foarte mic cu valoarea de 100, păstrează definițiile actuale ale punctelor de congelare și apă de fierbere la presiune atmosferică: aproximativ 0 ° C până la aproximativ 100 ° C .
Strict vorbind, doar scara centigradă învechită atribuie încă valoarea exactă 100 temperaturii acestui punct de fierbere.
În 2005 , definiția a fost rafinată prin specificarea compoziției izotopice a apei al cărei punct triplu este utilizat:
Această compoziție este cea a materialului de referință al Agenției Internaționale pentru Energie Atomică (AIEA), cunoscut sub numele de " Ocean Water Vienna Standard Mean " (VSMOW, engleză Vienna Standard Standard Ocean Water ), așa cum este recomandat de Uniunea Internațională pentru Pură și Aplicată Chimie (IUPAC).
În 2018, s-a decis redefinirea unităților sistemului internațional .
De la 20 mai 2019, în urma lucrărilor Comitetului internațional pentru greutăți și măsuri , definiția kelvinului se schimbă fundamental. În loc să se bazeze pe schimbări în starea apei pentru a defini scara, noua definiție se bazează pe energia echivalentă dată de ecuația Boltzmann .
Definiție nouă Valoarea kelvinului, K, este definită prin fixarea valorii numerice a constantei Boltzmann la exact 1,380 649 × 10 −23 J K −1 (sau s −2 m 2 kg K −1 ).Kelvinul este astfel schimbarea de temperatură termodinamică care rezultă dintr - o schimbare în energie termică a sau unități de acțiune, h per secundă .
10 N | Unitate cu prefix |
Simbol | Număr |
---|---|---|---|
10 24 | yottakelvin | YK | Cvadrilion |
10 21 | zettakelvin | ZK | Triliard |
10 18 | exakelvin | EK | Trilion |
10 15 | petakelvin | PK | Biliard |
10 12 | terakelvin | TK | Trilion |
10 9 | gigakelvin | GK | Miliard |
10 6 | mega-vin | MK | Milion |
10 3 | kilokelvin | kK | Mie |
10 2 | hectokelvin | hK | Sută |
10 1 | decakelvin | daK | Zece |
10 0 | kelvin | K | A |
10 −1 | decikelvin | dK | Al zecelea |
10 −2 | centikelvin | cK | Sutime |
10 −3 | milikelvin | mK | Miime |
10 -6 | microkelvin | μK | Milionime |
10 -9 | nanokelvin | nK | Miliardul |
10 -12 | picokelvin | pK | Miliardul |
10 -15 | femtokelvin | fK | Biliard |
10 -18 | attokelvin | aK | Trilionime |
10 -21 | zeptokelvin | zK | Trilliardth |
10 -24 | yoctokelvin | yK | Cadriliard |
Diferite scale sunt utilizate pentru măsurarea temperatura : scara Newton (stabilit 1700), Romer (1701), F (1,724), Réaumur (1731) Delisle (1738) centigrade (din C ) (1742), Rankine (1859), Kelvin ( 1848), Leyden (cca. 1894?), Celsius (1948).
Temperatura | kelvin | Celsius | centigrad (istoric) | Fahrenheit original | Fahrenheit istoric | Modern (actual) Fahrenheit | Rankine | Delisle | Newton | Reaumur | Rømer |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Zero absolut . | 0 | −273,15 | −273.197 | −459,67 | 0 | 559.725 | −90,14 | −218,52 | −135,90 | ||
Cea mai scăzută temperatură naturală înregistrată prin teledetecție la suprafața Pământului (nu in situ ). | 180,0 | −93,2 | −135,8 | 323,9 | 289,8 | −30,8 | −74,6 | −41,4 | |||
Amestec de apă / sare Fahrenheit . | 0 | ||||||||||
Originea scalei Celsius moderne. | 273,15 | 0 | 32 | 491,67 | 150 | 0 | 0 | 7.5 | |||
Temperatura de topire a apei (la presiunea standard ). | 273.150.089 (10) | 0,000 089 (10) | 0 | 32 | 32 | 32.000 160 (18) | 491.670 160 (18) | ≈ 150 | ≈ 0 | ≈ 0 | ≈ 7.5 |
Temperatura punctului triplu al apei . | 273.1600 (1) | 0,0100 (1) | 32.0180 (18) | ||||||||
Temperatura medie la suprafața Pământului. | 288 | 15 | 59 | 518,67 | 127,5 | 4,95 | 12 | 15,375 | |||
Temperatura medie a corpului uman. | 309,95 | 36,8 | 98,24 | 557,91 | 94,8 | 12.144 | 29,44 | 26,82 | |||
Cea mai ridicată temperatură naturală înregistrată pe suprafața Pământului. | 329,8 | 56.7 | 134 | 593,67 | 67,5 | 18.7 | 45.3 | 33,94 | |||
Temperatura de vaporizare a apei (la presiune standard ). | 373.133 9 | 99.983 9 | 100 | ≈ 212 | 212 | 211.971 | 671.641 | 0 | 33 | 80 | 60 |
Punctul de topire al titanului . | 1.941 | 1.668 | 3 034 | 3 494 | −2 352 | 550 | 1334 | 883 | |||
Temperatura estimată a suprafeței Soarelui . | 5.800 | 5 526 | 9 980 | 10,440 | −8 140 | 1.823 | 4.421 | 2.909 | |||
|