Температурная шкала Кельвина является наиболее часто используемой абсолютной температурной шкалой в мире. Вот определение шкалы и взгляд на ее историю и использование.
Ключевые выводы: Температурная шкала Кельвина
- Температурная шкала Кельвина – это шкала абсолютных температур, которая определяется с использованием третьего закона термодинамики.
- Поскольку это абсолютная шкала, температуры записанные в градусах Кельвина не имеют градусов.
- Нулевая точка шкалы Кельвина – это абсолютный ноль, когда частицы имеют минимальную кинетическую энергию и не могут охлаждаться.
- Каждая единица измерения (градус в других шкалах) составляет 1 часть на 273,16 частей разницы между абсолютным нулем и тройной точкой воды. Это тот же размер, что и градус Цельсия.
Определение шкалы температуры Кельвина
Шкала температуры Кельвина шкала абсолютной температуры с нулем при абсолютном нуле. Поскольку это абсолютная шкала, измерения, сделанные с использованием шкалы Кельвина, не имеют градусов. Кельвин (обратите внимание на строчную букву) – это основная единица измерения температуры в Международной системе единиц (СИ).
Изменения в определении
До недавнего времени единицы шкалы Кельвина основывались на определении, что объем газа при постоянном (низком) давлении прямо пропорционален температуре и что 100 градусов разделяют точки замерзания и кипения воды.
Теперь единица Кельвина определяется с использованием расстояния между абсолютным нулем и тройной точкой воды. Используя это определение, один кельвин соответствует величине одного градуса по шкале Цельсия, что упрощает преобразование между измерениями Кельвина и Цельсия.
16 ноября , 2018 было принято новое определение. Это определение устанавливает размер единицы кельвина на основе постоянной Больцмана. С 20 мая 2019 года кельвин, моль, ампер и килограмм будут определяться с использованием термодинамических констант.
Использование
Температура Кельвина пишется с заглавной буквы «К» и без символа градуса, например 1 К, 1120 К. Обратите внимание, что 0 К – это «абсолютный ноль», и (обычно) нет отрицательных температур Кельвина.
История
Уильям Томсон, позже названный лордом Кельвином, написал статью Об абсолютной термометрической шкале в 1848. Он описал необходимость температурной шкалы с нулевой точкой в абсолютном нуле, которая, по его расчетам, эквивалентна -273 ° C. Шкала Цельсия в то время определялась с использованием точки замерзания воды.
В 1954 году 10-я Генеральная конференция по мерам и весам (CGPM) официально определила Шкала Кельвина с нулевой точкой абсолютного нуля и второй определяющей точкой в тройной точке воды, которая была определена как ровно 273,16 кельвина. В это время шкала Кельвина измерялась в градусах..
13-я CGPM изменила единицу шкалы с «градуса Кельвина» или ° K на кельвин и символ K. 13-я CGPM также определила единицу измерения как 1 /273,16 температуры тройной точки воды.
В 2005 году подкомитет CGPM, Международный комитет Poids et Mesures (CIPM), указанная тройная точка воды относится к тройной точке воды с изотопным составом, названным Венским стандартным средним значением океанской воды.
В 2018 году 26-я ГГВК пересмотрела определение Кельвина через значение постоянной Больцмана 1,380649 × 10 −23 Дж/К.
Хотя в устройстве были пересмотрены с течением времени, практические изменения в устройстве настолько малы, что они не оказывают заметного влияния на большинство людей, работающих с устройством. Однако всегда рекомендуется обращать внимание на значащие цифры после десятичной точки при преобразовании между градусами Цельсия и Кельвина.
Источники
- Международное бюро Poids et Mesures (2006). Брошюра “Международная система единиц (СИ)”. 8-е издание. Международный комитет мер и весов.
- Лорд Кельвин, Уильям (октябрь 1848 г.). «По абсолютной термометрической шкале». Философский журнал .
- Ньюэлл, Д. Б.; Cabiati, F; Фишер, Дж; Fujii, K; Каршенбойм, С. Г.; Марголис, H S; де Мирандес, Э; Mohr, PJ; Nez, F; Пачуки, К; Куинн, Т. Дж .; Тейлор, Б. Н.; Ван, М; Дерево, B M; Чжан, З; и другие. (Целевая группа Комитета по данным для науки и технологий (CODATA) по фундаментальным константам) (2018). «Значения h, e, k и NA в CODATA 2017 для пересмотра SI». Метрология . 55 (1). DOI: 10.1088/1681-7575/aa950a
- Рэнкин, У. Дж. М. (1859). «Руководство паровой машины и других тягачей». Ричард Гриффин и Ко. Лондон. п. 306–307.