kelvin | |
Celsius / Kelvin-lämpömittari. | |
Tiedot | |
---|---|
Järjestelmä | Kansainvälinen järjestelmä ( perusyksikkö ) |
Yksikkö… | Termodynaaminen lämpötila |
Symboli | K |
Eponym | William Thomson, Lord Kelvin |
Kelvin (symboli K , joka on nimetty William Thomson mainitun Herra Kelvin), on SI pohja yksikkö on termodynaamisen lämpötilan . Yleensä yksiköiden nimet ovat yleisiä nimiä ja ne kirjoitetaan pienillä kirjaimilla ("kelvin", ei "Kelvin").
Siihen asti kun 20. toukokuuta 2019Kelvin määriteltiin osa 1 / 273,16 termodynaamisesta lämpötilan kolmoispisteen ja veden (H 2 O), Lämpötilan vaihtelu 1 K vastaa 1 ° C: n vaihtelua . Uuden määritelmän tarkoituksena on kunnioittaa tätä arvoa, mutta ankkuroimalla se Boltzmann-vakion kiinteään arvoon .
Toisin kuin celsiusaste , kelvin on absoluuttinen lämpötilamitta, joka otettiin käyttöön kolmannen termodynamiikan periaatteen ansiosta . 0 K: n lämpötila on yhtä suuri kuin -273,15 ° C ja se vastaa absoluuttista nollaa (veden kolmoispiste on siis lämpötilassa 0,01 ° C ).
Kelviniä, joka ei ole suhteellinen mitta, ei koskaan edeltää sana "aste" tai symboli "°", toisin kuin celsius- tai fahrenheit- aste .
Celsius-lämpötila-asteikko on määritelmän mukaan absoluuttinen lämpötila, jota alun perin siirrettiin 273,15 K :
kanssa:Päätelmämme ovat seuraavat:
Lämpötilan vastavuoroisuus on parametri, joka esiintyy usein kaavoissa. Fyysikot käyttävät joskus parametria β, kuten:
kanssa kelvineinä ja missä on Boltzmannin vakio .Käytännössä :
Siten 0 ° C = 273,15 K, 1 ° C = 274,15 K jne.
Vuodesta 1954 vuoteen 2019 kansainvälisen järjestelmän lämpötilayksikkö ja siitä johdetut yksiköt , jotka on määritelty kansainvälisellä sopimuksella, perustuvat veden kolmoispisteen T termodynaamiseen lämpötilaan .H 2 O
T= 273,16 K :
Osa 1 / 273,16 on siksi, koska valinta veden kolmoispisteen kuin lähtökohtana ja halu määritellä lämpötilan yksikkö, joka tekee mahdolliseksi löytää tavanomaiset lämpötila liittyvin väliajoin vanha lämpötila-asteikot. Vaikka nykyinen virallinen celsiusasteen määritelmä perustuu kelviinin määritykseen, jälkimmäinen perustettiin myöhemmin.
Historiallisesti, viitearvot valittu rakentaa lämpötila-asteikot olivat jäädyttämistä veden lämpötila, joka määrittelee nolla, ja kiehumislämpötilan, vahvistetaan 100. Nämä kaksi pistettä siten määritelty celsius asteikko , jonka nousu on sadasosa lämpötilan ero nämä kaksi asiaa. Tämä lämpötila-asteikko on pitkään sekoitettu Celsius-asteikkoon.
Termodynaamisen lämpötilan käsite ja implisiittisesti absoluuttisen lämpötilan käsite tuo esiin absoluuttisen nollan käsitteen , jolloin viittaus kahteen pisteeseen on tarpeetonta. Yksi kiinteä vertailupiste riittää. Kolmoispisteen vettä, toisin sanoen olosuhteet, joissa kolmen todetaan (neste, kiinteä ja kaasu) vettä rinnakkain , on kohta muuttumattoman lämpötilan ja paineen ( nolla varianssi ). Siksi se muodostaa perustavanlaatuisen kiinteän vertailupisteen, vakaampi kuin esimerkiksi jäätymislämpötila, joka riippuu monista parametreista ja joka voi laskea -38 ° C : seen puhdasta ylijäähdytettyä vettä .
Kun tämä referenssipiste on annettu, se on edelleen määritellä välein yksi kelvin joka on kiinnitetty seuraavasti: Kelvin on osa 1 / 273,16 termodynaamisesta lämpötilan veden kolmoispisteen .
Tästä puolestaan tulee viite celsiusasteen määritelmälle. Tämän uudistuksen seurauksena jälkimmäinen supistuu kansainvälisestä järjestelmästä johdetun yksikön tilaksi : Celsius-lämpötilan yksikkö on määritelmän mukaan sama kuin kelviinin lämpötilan yksikkö, missä tahansa lämpötilavälillä on sama numeroarvo kahdessa yksikköä.
Tästä valintayksiköstä johtuen veden kiehumispiste normaalissa ilmakehän paineessa ei kuitenkaan ole kiinteä 100 ° C: ssa, vaan 99,9839 ° C: ssa . Kuitenkin, tämä valinta johtaa hyvin pieni ero arvon 100, se pitää nykyisen määritelmät jäätymisen pistettä ja vesi kiehuu ilmakehän paineessa: noin 0 ° C : sta noin 100 ° C: ssa .
Tarkkaan ottaen vain vanhentunut celsiusasteikko antaa tarkan arvon 100 tämän kiehumispisteen lämpötilalle.
Vuonna 2005 määritelmää tarkennettiin määrittämällä sen isotooppinen koostumus , jonka kolmipistettä käytetään:
Tämä koostumus on Kansainvälisen atomienergiajärjestön (IAEA) vertailumateriaali , joka tunnetaan nimellä " Ocean Water Vienna Standard Mean " (VSMOW, englantilainen Wienin standardi merivesi ), kuten Kansainvälisen puhtaan ja sovelletun liiton suosittama. Kemia (IUPAC).
Vuonna 2018 päätettiin määritellä uudelleen kansainvälisen järjestelmän yksiköt .
Alkaen 20. toukokuuta 2019Jälkeen työtä kansainvälisen komitean painoista ja mitoista , määritelmä kelvin muuttaa perusteellisesti. Sen sijaan, että asteikon määrittelemiseksi vedottaisiin veden tilan muutoksiin , uusi määritelmä perustuu Boltzmann-yhtälön antamaan ekvivalenttiin energiaan .
Uusi määritelmä Kelviinin arvo K määritetään kiinnittämällä Boltzmann-vakion numeerinen arvo tarkalleen 1,380 649 × 10 −23 J K −1 (tai s −2 m 2 kg K −1 ).Kelvin on siis termodynaaminen lämpötilan muutos muutoksesta johtuva lämpöenergian ja , tai yksikköä toiminta, h per toinen .
10 N | Yksikkö etuliitteellä |
Symboli | Määrä |
---|---|---|---|
10 24 | yottakelvin | YK | Quadrillion |
10 21 | zettakelvin | ZK | Trilliard |
10 18 | eksakelviini | EK | Biljoonaa |
10 15 | petakelvin | PK | Biljardi |
10 12 | terakelvin | TK | Biljoonaa |
10 9 | gigakelvin | GK | Miljardi |
10 6 | megaviini | MK | Miljoonaa |
10 3 | kilokelvin | kK | Tuhat |
10 2 | hehokelvin | hK | Sata |
10 1 | dekakelviini | daK | Kymmenen |
10 0 | kelvin | K | A |
10 −1 | desikelviini | dK | Kymmenes |
10 −2 | sentikelvin | cK | Sadasosa |
10 −3 | millikelvin | mK | Tuhannesosa |
10 -6 | mikrokelvin | μK | Miljoonas |
10 -9 | nanokelvin | nK | Miljardi |
10 -12 | picokelvin | pK | Miljardi |
10 -15 | femtokelvin | fK | Biljardi |
10 -18 | attokelvin | OK | Biljoonaa |
10 -21 | zeptokelvin | zK | Trilliardth |
10 -24 | yoktokelviini | yK | Neljä miljardia |
Eri asteikot käytetään mittaamaan lämpötila : asteikko Newton (perustettu 1700), Romer (1701), F (1724), Reaumur (1731) Delisle (1738) : een (ja C ) (1742), Rankinen (1859), Kelvin ( 1848), Leyden (noin 1894?), Celsius (1948).
Lämpötila | kelvin | Celsius | celsiusaste (historiallinen) | Alkuperäinen fahrenheit | Historiallinen fahrenheit | Moderni (nykyinen) Fahrenheit | Rankine | Herkku | Newton | Reaumur | Rømer |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Absoluuttinen nolla . | 0 | −273.15 | −273.197 | −459,67 | 0 | 559,725 | −90,14 | −218.52 | −135,90 | ||
Alin luonnollinen lämpötila, joka on havaittu kaukokartoituksella maan pinnalla (ei in situ ). | 180,0 | −93,2 | −135,8 | 323,9 | 289,8 | −30,8 | −74,6 | −41,4 | |||
Vesi / Fahrenheit- suolaseos . | 0 | ||||||||||
Modernin Celsius-asteikon alkuperä. | 273,15 | 0 | 32 | 491,67 | 150 | 0 | 0 | 7.5 | |||
Veden sulamislämpötila ( vakiopaineessa ). | 273 150 089 (10) | 0,000 089 (10) | 0 | 32 | 32 | 32000160 (18) | 491670160 (18) | ≈ 150 | ≈ 0 | ≈ 0 | ≈ 7.5 |
Lämpötila kolmoispisteen ja vettä . | 273,1600 (1) | 0,0100 (1) | 32.0180 (18) | ||||||||
Keskilämpötila maan pinnalla. | 288 | 15 | 59 | 518,67 | 127,5 | 4.95 | 12 | 15.375 | |||
Ihmisen keskimääräinen lämpötila. | 309,95 | 36.8 | 98,24 | 557,91 | 94.8 | 12,144 | 29.44 | 26,82 | |||
Korkein luonnollinen lämpötila, joka on kirjattu maan pinnalle. | 329,8 | 56.7 | 134 | 593,67 | 67.5 | 18.7 | 45.3 | 33.94 | |||
Veden höyrystyminen lämpötila (at normaalipaineessa ). | 373133 9 | 99.983 9 | 100 | ≈ 212 | 212 | 211,971 | 671,641 | 0 | 33 | 80 | 60 |
Sulamispiste on titaani . | 1,941 | 1,668 | 3 034 | 3 494 | −2 352 | 550 | 1334 | 883 | |||
Arvioitu auringon pinnan lämpötila . | 5800 | 5 526 | 9 980 | 10,440 | −8 140 | 1,823 | 4,421 | 2,909 | |||
|