Kelvin

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Notă despre dezambiguizare.svg Dezambiguizare - Dacă sunteți în căutarea altor semnificații, consultați Kelvin (dezambiguizare) .
kelvin
CelsiusKelvinThermometer.jpg
Termometru cu două scale: Celsius și kelvin
Informații generale
Sistem DA
mărimea temperatura
Simbol K.
Eponim William Thomson, primul baron Kelvin
Conversii
1 K în ... ...echivalentă cu...
Unitate SUA / Imp 1,8 (- 459,67 ) ° F
Unitatea Planck7.058 × 10 −33 T P

Kelvinul (simbolul K , uneori indicat incorect ca ° K) este o unitate de măsură a temperaturii care aparține celor șapte unități de bază ale sistemului internațional de unități . [1]

Definiție

În 2018, cea de-a 26-a Conferință Generală cu privire la Măsuri și Măsuri a modificat definiția unității de măsură a temperaturii prin reducerea acesteia la unitățile mecanice ale sistemului internațional (al doilea, metru, kilogram) [2] , utilizând teorema echipartiției energiei statistice mecanica . Un kelvin este diferența de temperatură termodinamică corespunzătoare unei diferențe de energie termică egală cu , unde este este valoarea constantei Boltzmann în jouli / kelvin. Valoarea constantei, care până acum nu fusese încă măsurată cu suficientă precizie și încă variază ușor de la o conferință la alta, este considerată în cele din urmă suficient de stabilă: constanta lui Boltzmann acum, prin definiție, corespunde .

Istorie

(Re) definiția imediat precedentă a kelvinului a fost adoptată în 1954 de către a 10-a Conférence générale des poids et mesures și a fost adoptată de „ temperatura absolută a punctului triplu al apei ". [1]

Prin „temperatură absolută” înțelegem diferența dintre temperatura indicată (în acest caz cea a punctului triplu al apei: ) și cea a zero absolut . Zeroul scării kelvin este de fapt zero absolut: este o scară de temperatură absolută, la fel ca scara Rankine .

Pentru a înțelege nivelul de precizie necesar în definirea unei unități de măsură, Comitetul Internațional al Pozițiilor și Măsurilor a adăugat următoarea clarificare la definiția de mai sus a kelvinului la reuniunea sa din 2005:

"Această definiție se referă la apa cu o compoziție izotopică definită exact prin următoarele rapoarte de substanță:
  • alunițe de pe mol de ,
  • alunițe de pe mol de , Și
  • alunițe de pe mol de ". [3]

Acest lucru se datorează faptului că variațiile concentrațiilor (minime, după cum se poate vedea din specificații) ale izotopilor de hidrogen și oxigen în apă implică variații ale temperaturii punctului său triplu care nu sunt tolerabile astăzi în definiția acestei unități de temperatură.

Această unitate de măsură poartă numele fizicianului și inginerului irlandez William Thomson , care a fost numit baron cu numele de Lord Kelvin. El a propus prima dată această definiție în 1868, pornind de la considerația termodinamică că există o temperatură minimă absolută, zero absolut. Pentru comoditate, însă, dimensiunea unei unități a fost menținută neschimbată în comparație cu scara Celsius preexistentă : în acest fel, diferențele de temperatură în scale Celsius și kelvin sunt egale numeric.

Formule pentru conversia temperaturilor de la / la kelvin
Conversia din la Formulă
kelvin grad Celsius
grad Celsius kelvin
kelvin Grad Fahrenheit
Grad Fahrenheit kelvin

În timp ce scala Celsius este practică din punct de vedere uman, deoarece se bazează pe temperatura de topire a gheții și punctul de fierbere al apei (care sunt temperaturi pe care le avem experiență directă zilnic), scala kelvin este mai riguroasă ( recunoaște în mod explicit prezența unui minim absolut de temperatură) și poate fi utilizat ca unitate de măsură ușor reproductibilă. De fapt, temperatura punctului triplu al apei este o cantitate auto-consistentă, care nu necesită alte definiții (sau aproape, vezi mai jos), în timp ce temperaturile de topire și fierbere necesită specificarea condițiilor normale (în special a presiunii ) în care are loc procesul de topire sau fierbere.

Scara kelvin, având zero absolut ca zero, este uneori numită scară absolută (de fapt nu există o temperatură mai mică decât ). Scala de temperatură Celsius și gradul Celsius sunt încă acceptate, dar ca o unitate derivată și sunt definite în raport cu kelvinul.

În cea de-a treisprezecea Conferință generală cu privire la greutăți și măsuri s-a decis abandonarea termenului „grad” pentru a se referi la scara kelvin și, în consecință, la simbolul , care rămâne în schimb pentru scările Fahrenheit și Celsius .

Alte scale de temperatură sunt: Newton (aprox. 1700), Rømer (1701), Fahrenheit (1724), Réaumur (1732), Delisle sau de Lisle (1738), Celsius (1742), Rankine (1859) și Leyden (aproximativ 1894) ?).

În Italia, scara de temperatură termodinamică este implementată folosind eșantioane de la fostul Institut Gustavo Colonnetti de Metrologie al CNR , din Torino , care face acum parte din noul Institut Național de Cercetări Metrologice (INRiM).

Conversia între scările de temperatură

Spre deosebire de majoritatea conversiilor între diferite unități de măsură ale mărimilor fizice, pentru care este suficient să se înmulțească sau să se împartă la un anumit factor, conversiile între diferite scale de temperatură pot implica un termen care trebuie adăugat sau scăzut în plus față de un factor de multiplicare.; acest lucru derivă din faptul că diferitele scale de temperatură definesc un „zero” diferit. Mai mult, sistemul de măsurare kelvin se referă la un anumit „zero”, care este zero absolut și corespunde celei mai scăzute temperaturi care teoretic poate fi obținută în orice sistem macroscopic. Aceasta înseamnă că temperatura măsurată în "kelvin" se numește temperatură absolută și întotdeauna din același motiv nu este plasată înaintea simbolului kelvin simbolul gradului , care în schimb este prefixat la simbolurile scalei Celsius și Fahrenheit .

Deși scala Celsius și scala Kelvin au referințe diferite, valorile intervalelor de temperatură (adică diferențele de temperatură) măsurate cu cele două scale coincid. Aceasta înseamnă că în timp ce este o temperatură din corespunde la , o diferență de temperatură din exact meciuri .

Exemple

Punctul de topire al gheții corespunde unei temperaturi de . Pentru a converti această valoare în kelvini, trebuie să adăugați la această valoare , prin urmare:

Diferența de temperatură a în schimb, corespunde unei transformări izoterme (adică la temperatură constantă), iar în kelvini corespunde unei diferențe de temperatură de .

Pentru a converti o temperatură exprimată în kelvini în grade Celsius, trebuie să scădeți valoarea lui . De exemplu, o temperatură de corespunde la:

Prin urmare, se observă că valoarea temperaturii exprimată în kelvini este întotdeauna mai mare decât valoarea aceleiași temperaturi exprimată în grade Celsius.

În analogie cu exemplul anterior, temperatura de este egal cu .

Din aceste exemple este clar că o atenție specială trebuie acordată în timpul conversiei la faptul că cantitatea pe care dorim să o convertim este o temperatură (de exemplu, temperatura corpului la un moment dat sau temperatura unui anumit punct al unei camere la un anumită oră) sau o diferență de temperatură (de exemplu diferența de temperatură într-un anumit loc între zi și noapte sau diferența de temperatură între doi pereți opuși ai unei camere).

Deoarece valoarea unitară a kelvinilor și a gradelor Celsius este aceeași, este de asemenea necesar să țineți cont de numărul de cifre semnificative din ceea ce intenționați să convertiți. De fapt, dacă se declară, de exemplu, că temperatura culorii (a fotosferei ) stelei Saiph este de aproximativ , doar primele două cifre sunt semnificative și, prin urmare, este corect să afirmăm că această temperatură este egală cu .

Notă

  1. ^ A b(EN) IUPAC Gold Book, "kelvin"
  2. ^ (EN) BIPM - Rezoluția 1 a 26-a CGPM , pe www.bipm.org. Adus la 22 martie 2019 (arhivat din original la 4 februarie 2021) .
  3. ^ BIPM - kelvin

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe