Кельвін
Ке́львін (позначення K) — одиниця вимірювання термодинамічної температури в системі SI, одна з семи основних одиниць цієї системи[2][3].
| Кельвін | ||||
 Термометр із шкалами в кельвінах і градусах Цельсія. | ||||
| Загальна інформація | ||||
|---|---|---|---|---|
| Система одиниць | Основні одиниці SI | |||
| Одиниця | температури | |||
| Символ | К | |||
| Названа на честь | Вільям Томсон | |||
 Кельвін у Вікісховищі | ||||
Кельвін визначається через встановлення фіксованого числового значення сталої Больцмана k рівним 1,380 649 × 10–23 в одиницях Дж К– 1, або в основних одиницях SI кг м2 с– 2 К– 1, де кілограм, метр і секунда визначаються через h, c і ΔνCs. (h — стала Планка, c — швидкість світла у вакуумі, ΔνCs — частота, що відповідає переходу між двома надтонкими рівнями незбуреного основного стану атома цезію 133Cs)[4].
- кг м2с−2.
Це рівняння можна виразити
- .
З цього визначення випливає, що стала Больцмана k має точне значення k = 1,380 649 × 10–23 Дж/К. Фізичний зміст визначення одиниці термодинамічної температури полягає у тому, що
|
Один кельвін відповідає зміні термодинамічної температури T, яка приводить до зміни теплової енергії kT на 1,380 649 × 10–23 Дж. |
До 2019 року кельвін, згідно з міжнародною угодою, визначався двома точками: абсолютним нулем та потрійною точкою води. Абсолютний нуль температури, за визначенням, дорівнює точно 0 K (–273,15 °C)[5]. За абсолютного нуля весь кінетичний рух частинок речовини (у класичному розумінні) припиняється і, таким чином, матерія не має теплової енергії. Потрійній точці води, також за визначенням, приписана температура 273,16 K (0,01 °C). Наслідками таких визначень двох опорних точок абсолютної термодинамічної шкали стали:
- один кельвін дорівнює точно 1/273,16 часткам температури потрійної точки води;
- один кельвін дорівнює одному градусу Цельсія[6] точно;
- різниця між двома температурними шкалами дорівнює 273,15 кельвіна точно.
Деякі важливі точки температурної шкали, що стосуються кельвіна, наведено в таблиці.
| Точка | Температура | ||
|---|---|---|---|
| кельвін | градус Цельсія |
градус Фаренгейта | |
| Абсолютний нуль (точно за визначенням) | 0 K | –273,15 °C | −459,67 °F |
| Точка замерзання води | 273,15 K | 0 °C | 32 °F |
| Потрійна точка води (точно за визначенням) | 273,16 K | 0,01 °C | 32,018 °F |
| Точка кипіння води[Прим 1] | 373,1339 K | 99,9839 °C | 211,9710 °F |
- Для Віденської стандартної середньоокеанської води за нормальних умов (101325 Па), після калібрування виключно за двома точками термодинамічної шкали[джерело?].
Одиниця вимірювання кельвін названа на честь британського фізика і інженера Вільяма Томсона, якому надано лицарське звання барон Кельвін перший. Його баронське ім’я, у свою чергу, походить від назви річки Кельвін, яка протікає територією університету Глазго[джерело?].
Формули перетворення між температурними одиницями
- 1 K = 1 °C = 1,8 °F: K = °C + 273,15
- K = (°F + 459,67)/1,8
- °C = K — 273,15
- °F = 1,8·K — 459,67
Посилання
- 6.5.2 // Quantities and units—Part 1: General — 1 — ISO, 2009. — P. 17. — 41 p.
- SI base units. BIPM. Процитовано 01.08.2016.
- ДСТУ ISO 80000-1:2016 Величини та одиниці. Частина 1. Загальні положення (ISO 80000-1:2009; ISO 80000-1:2009/Cor.1:2011, IDT)
- BIPM - SI Brochure. bipm.org. Процитовано 1 серпня 2019.
- Unit of thermodynamic temperature (kelvin). SI Brochure, Section 2.1.1.5. Процитовано 01.08.2016.
- Тут мається на увазі діапазон температурної одиниці, який є однаковим в обидвох цих шкалах: так, оскільки 0 °C — це 273,15 K, то 1 °C — це 274,15 К, 2 °C — це 275,15 К, і т. д.
Джерела
- Наказ Міністерства економічного розвитку та торгівлі України від 25.08.2015 № 914. Про затвердження визначень основних одиниць SI, назв та визначень похідних одиниць SI, десяткових кратних і частинних від одиниць SI, дозволених позасистемних одиниць, а також їх позначень та Правил застосування одиниць вимірювання і написання назв та позначень одиниць вимірювання і символів величин.
Література
- Біленко І. І. Фізичний словник. — К.: Вища школа, Головне видав., 1979. — 336 с.