kelwin | |
Termometr Celsjusza / Kelvina. | |
Informacja | |
---|---|
System | System międzynarodowy ( jednostka bazowa ) |
Jednostką… | Temperatura termodynamiczna |
Symbol | K |
Eponim | William Thomson, Lord Kelvin |
Kelvina (symbol K , nazwany William Thomson że Pan Kelvina), to SI podstawa jednostki o temperaturze termodynamicznej . Zgodnie z konwencją nazwy jednostek są nazwami zwyczajowymi i są pisane małymi literami („kelwin”, a nie „kelwin”).
Aż do 20 maja 2019 r.The Kelvina określono jako frakcję 1 / 273,16 termodynamicznej temperatury punktu potrójnego w wodzie (H 2 O), zmiana temperatury o 1 K jest równoważna zmianie o 1 ° C . Nowa definicja ma na celu uszanowanie tej wartości, ale poprzez zakotwiczenie jej na stałej wartości stałej Boltzmanna .
W przeciwieństwie do stopnia Celsjusza kelwin jest absolutną miarą temperatury, która została wprowadzona dzięki trzeciej zasadzie termodynamiki . Temperatura 0 K jest równa −273,15 °C i odpowiada zerowi bezwzględnemu ( punkt potrójny wody ma zatem temperaturę 0,01 °C ).
Kelvin, nie będąc miarą względną, nigdy nie jest poprzedzony słowem „stopień” lub symbolem „°”, w przeciwieństwie do stopni Celsjusza lub Fahrenheita .
Skala temperatury Celsjusza jest z definicji temperaturą bezwzględną przesuniętą pierwotnie o 273,15 K :
z:Wywnioskujemy, że:
Odwrotność temperatury to parametr często występujący we wzorach. Fizycy czasami używają parametru β, takiego jak:
z w kelwinach i gdzie jest stała Boltzmanna .W praktyce :
Tak więc 0 ° C = 273,15 K, 1 ° C = 274,15 K itd.
Od 1954 do 2019 roku, jednostka temperatury Międzynarodowego Systemu i jego jednostek pochodnych , określonych przez międzynarodową konwencją, oparte są na temperatury termodynamicznej z punktu potrójnego wody, TH 2 O
T= 273,16 K :
Ułamek 1 ⁄ 273,16 wynika zatem z wyboru potrójnego punktu wody jako punktu odniesienia i chęci zdefiniowania jednostki temperatury, która umożliwia znalezienie zwykłych przedziałów temperatury związanych ze starymi skalami temperatury. Chociaż obecna oficjalna definicja stopnia Celsjusza opiera się na kelwinach, ta ostatnia została ustalona później.
Historycznie, punktami odniesienia wybranymi do skonstruowania skali temperatury były temperatura zamarzania wody, która definiuje zero, oraz temperatura wrzenia, ustalona na 100. Te dwa punkty określały w ten sposób skalę w stopniach Celsjusza, której skok stanowi jedną setną różnicy temperatur między te dwa punkty. Ta skala temperatury od dawna jest mylona ze skalą Celsjusza.
Pojęcie temperatury termodynamicznej , a domyślnie temperatury absolutnej , wprowadza pojęcie zera absolutnego , przez co odwoływanie się do dwóch punktów jest zbędne. Wystarczy jeden stały punkt odniesienia. Punkt potrójny wody, to znaczy warunki, w których współistnieją trzy stany (ciecz, ciało stałe i gaz) wody, to punkt o niezmiennej temperaturze i ciśnieniu ( zero wariancji ). Stanowi więc podstawowy stały punkt odniesienia, bardziej stabilny niż np. temperatura zamarzania, która zależy od wielu parametrów i która może spaść do -38 ° C dla czystej przechłodzonej wody .
Gdy ten punkt odniesienia przyjęto, pozostaje określenie interwału Kelvin, który jest zamocowany w sposób następujący: Kelwin jest frakcja 1 / 273,16 temperatury termodynamicznej punktu potrójnego wody .
To z kolei staje się odniesieniem dla definicji stopnia Celsjusza. W wyniku tej reformy ta ostatnia zostaje zredukowana do statusu jednostki wywodzącej się z systemu międzynarodowego : jednostka temperatury Celsjusza jest z definicji równa jednostce temperatury kelwina, każdy przedział temperatury ma taką samą wartość liczbową w obu jednostki.
Jednak dzięki tej jednostce doboru temperatura wrzenia wody przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym nie jest ustalona na 100 °C, ale na 99,9839 °C . Jednak ten wybór prowadzi do bardzo małej szczeliny o wartości 100, zachowuje aktualne definicje temperatur zamarzania i wody wrzącej pod ciśnieniem atmosferycznym: około 0 °C do około 100 °C .
Ściśle mówiąc, tylko przestarzała skala stopni celsjusza nadal przypisuje dokładną wartość 100 temperaturze tego punktu wrzenia.
W 2005 roku definicja została doprecyzowana poprzez określenie składu izotopowego wody, której punkt potrójny jest używany:
Skład ten jest składem materiału odniesienia Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej (MAEA), znanego jako „ Ocean Water Vienna Standard Mean ” (VSMOW, English Vienna Standard Mean Ocean Water ), zgodnie z zaleceniami Międzynarodowej Unii Czystej i Stosowanej Chemia (IUPAC).
W 2018 roku podjęto decyzję o przedefiniowaniu jednostek systemu międzynarodowego .
Od 20 maja 2019 r., po pracach Międzynarodowego Komitetu Miar i Wag , definicja kelwina zmienia się zasadniczo. Zamiast polegać na zmianach stanu wody w celu zdefiniowania skali, nowa definicja opiera się na równoważnej energii podanej przez równanie Boltzmanna .
Nowa definicja Wartość kelwina K jest określona przez ustalenie wartości liczbowej stałej Boltzmanna na dokładnie 1,380 649 × 10 -23 J K -1 (lub s -2 m 2 kg K -1 ).Kelwin zatem termodynamiczny zmiany temperatury wynikające ze zmian w energię cieplną z lub jednostek działania, h na sekundę .
10 N | Jednostka z prefiksem |
Symbol | Numer |
---|---|---|---|
10 24 | yottakelvin | YK | Kwadrylion |
10 21 | zettakelwina | ZK | biliard |
10 18 | exakelvin | EK | Kwintylion |
10 15 | petakelwina | PK | Bilard |
10 12 | terakelwin | TK | Kwintylion |
10 9 | gigakelwin | GK | Miliard |
10 6 | mega-wino | MK | Milion |
10 3 | kilokelwina | kK | Tysiąc |
10 2 | hektokelwin | hK | Sto |
10 1 | decakelvin | daK | Dziesięć |
10 0 | kelwin | K | ZA |
10 -1 | decykelwina | dK | Dziesiąty |
10 -2 | centikelwin | cK | Setny |
10 -3 | milikelwin | mK | Tysięczny |
10 -6 | mikrokelwina | μK | Milionowy |
10 -9 | nanokelwin | nK | Miliardowa |
10 -12 | pikokelwin | pK | Miliardowa |
10 -15 | femtokelwin | fK | Bilard |
10 -18 | attokelwin | aK | Bilionowa |
10 -21 | zeptokelwina | zK | Tryliardth |
10 -24 | yoktokelwin | yK | biliardów |
Różne wagi są stosowane do pomiaru w temperaturze : skala Newtona (ustaloną 1700) Romer (1701), F (1724), Reaumur (1731) Delisle (1738) Celsjusza (z C ) (1742), Rankine'a (1859), Kelvina ( 1848), Leyden (ok. 1894?), Celsjusz (1948).
Temperatura | kelwin | Celsjusz | stopnie Celsjusza (historyczne) | Oryginalny stopnie Fahrenheita | Fahrenheita historyczny | Nowoczesny (aktualny) Fahrenheit | Rankine | Delisle | Niuton | Reaumur | Rømer |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Zero bezwzględne . | 0 | -273,15 | -273,197 | -459,67 | 0 | 559,725 | −90,14 | -218,52 | -135,90 | ||
Najniższa naturalna temperatura zarejestrowana przez teledetekcję na powierzchni Ziemi (nie in situ ). | 180,0 | -93,2 | -135,8 | 323,9 | 289,8 | -30,8 | -74.6 | -41.4 | |||
Mieszanina wody i soli Fahrenheita . | 0 | ||||||||||
Pochodzenie współczesnej skali Celsjusza. | 273,15 | 0 | 32 | 491.67 | 150 | 0 | 0 | 7,5 | |||
Temperatura topnienia wody (przy standardowym ciśnieniu ). | 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 punktu potrójnego z wodą . | 273.1600 (1) | 0,0100 (1) | 32.0180 (18) | ||||||||
Średnia temperatura na powierzchni Ziemi. | 288 | 15 | 59 | 518,67 | 127,5 | 4,95 | 12 | 15.375 | |||
Średnia temperatura ciała człowieka. | 309,95 | 36,8 | 98,24 | 557,91 | 94,8 | 12,144 | 29.44 | 26,82 | |||
Najwyższa naturalna temperatura zarejestrowana na powierzchni Ziemi. | 329,8 | 56,7 | 134 | 593,67 | 67,5 | 18,7 | 45,3 | 33,94 | |||
Temperatura parowania wody (przy standardowym ciśnieniu ). | 373 133 9 | 99,983 9 | 100 | 212 | 212 | 211 971 | 671.641 | 0 | 33 | 80 | 60 |
Temperatura topnienia z tytanu . | 1941 | 1668 | 3 034 | 3 494 | -2 352 | 550 | 1334 | 883 | |||
Szacowana temperatura powierzchni Słońca . | 5800 | 5 526 | 9 980 | 10 440 | -8 140 | 1823 | 4421 | 2909 | |||
|