Kelvin

Kelvin (ruské označení: K ; mezinárodní: K ) je jednotka termodynamické teploty v Mezinárodní soustavě jednotek (SI) , jedna ze sedmi základních jednotek SI . Navrženo v roce 1848 . Určuje se pomocí hodnoty Boltzmannovy konstanty : 1,380 649⋅10 −23  J/K . Do roku 2019 byla definována jako 1/273,16 termodynamické teploty trojného bodu vody [1] . Začátek stupnice se shoduje s absolutní nulou (0 K na stupnici).

Přepočet na stupně Celsia :

Jednotka je pojmenována po anglickém fyzikovi Williamu Thomsonovi , kterému byl udělen titul Lord Kelvin Larg z Ayrshire . Tento titul zase pochází z řeky Kelvin , která protéká územím University of Glasgow .

Do roku 1968 se kelvin oficiálně nazýval Kelvinův stupeň [2] .

Historie

1848

William Thomson , budoucí lord Kelvin, ve svém díle „ On  an Absolute Thermometric Scale “ píše o potřebě stupnice, jejíž nulový bod bude odpovídat meznímu stupni chladu (absolutní nule) a cena dělení bude stupně Celsia [3] . Tato absolutní stupnice je dnes známá jako Kelvinova termodynamická stupnice. Hodnota "minus 273" byla získána jako převrácená hodnota 0,00366, koeficient expanze plynu na stupeň Celsia.

1954

Třetí rezoluce desáté generální konference o vahách a mírách (CGPM) dala moderní definici Kelvinovy ​​stupnice, přičemž jako druhý referenční bod vzala teplotu trojného bodu vody a předpokládala, že její hodnota je přesně 273,16 kelvinů („stupňů Kelvin“ v dobové terminologii) [4] .

1967/1968

V souladu s třetí rezolucí XIII. Generální konference pro váhy a míry byla jednotka měření termodynamické stupnice přejmenována na „kelvin“ a označení bylo „K“ (dříve se jednotka nazývala „stupeň Kelvin“, její označení bylo "°K"). Kromě toho byla jednotková hodnota definována explicitněji – jako rovna 1/273,16 trojného bodu vody [5] .

2005

V závazném Technickém dodatku k textu ITS-90 International Temperature Scale stanovil Poradní výbor pro termometrii požadavky na izotopové složení vody při realizaci teploty trojného bodu vody [6] . Mezinárodní výbor pro váhy a míry potvrdil, že definice kelvinů se vztahuje na vodu, jejíž izotopové složení je definováno následujícími poměry [7] :

• 0,000 155 760 mol 2 H na mol 1 H ,
• 0,000 379 900 mol 17 O na jeden mol 16 O ,
• 0,002 005 200 mol 18 O na jeden mol 16 O.

2018

Na 26. Generální konferenci pro váhy a míry bylo přijato usnesení o významné redefinici základních jednotek SI, které zahrnovalo zejména redefinici kelvinů prostřednictvím hodnoty Boltzmannovy konstanty , která se rovná 1,380649. × 10 −23 J/K.

Probíhá redefinice

Nevýhodou staré definice kelvinu bylo to, že při praktické implementaci se ukázalo, že hodnota kelvinů závisí na čistotě a izotopovém složení použité vody. Na základě přání odstranit tento nedostatek přijala XXIV. CGPM, která se konala ve dnech 17. – 21. října 2011 , usnesení [8] , ve kterém bylo zejména navrženo předefinovat kelvin v budoucí revizi Mezinárodního systému Jednotky, spojující její hodnotu s hodnotou Boltzmannovy konstanty . Přitom se předpokládalo, že hodnota Boltzmannovy konstanty bude pevná, to znamená, že bude považována za přesně stanovenou . V tomto ohledu je v usnesení XXIV CGPM ohledně kelvinů formulováno [8] :

Kelvin zůstane jednotkou termodynamické teploty; ale její velikost bude nastavena stanovením číselné hodnoty Boltzmannovy konstanty přesně na 1,380 6X⋅10 −23 , když je vyjádřena v jednotce Sie m 2 kg s −2 K −1 , což je ekvivalentní J K −1 .

Začala se tedy naplňovat přesná rovnost k  = 1,380 6X⋅10 −23  J/K [9] . Důsledkem toho bylo, že se kelvin rovnal změně teploty, což vede ke změně energie kT /2 na jeden stupeň volnosti o k /2, tedy o (1/2) × 1,380 6X⋅ 10-23  J. _

CGPM ve své rezoluci XXIV také poznamenala, že bezprostředně po redefinici kelvinů zůstane teplota trojného bodu vody rovna 273,16 K, ale zároveň její hodnota nabude chyby a bude určena experimentálně v budoucnost [8] .

XXV CGPM, které se konalo v roce 2014, se rozhodlo pokračovat v práci na přípravě nové revize SI, včetně redefinice kelvinů, a plánovalo dokončení této práce do roku 2018, aby nahradilo stávající vydání Mezinárodní soustavy jednotek (SI) s aktualizovanou verzí XXVI. CGPM, včetně stejného roku [10] .

Násobky a dílčí násobky

V souladu s úplným oficiálním popisem SI obsaženým v aktuální verzi brožury SI ( fr.  Brochure SI , angl.  The SI Brochure ), vydané Mezinárodním úřadem pro váhy a míry (BIPM) , desetinné násobky a dílčí násobky jednotky kelvin jsou tvořeny pomocí standardních předpon SI [11] . "Předpisy o jednotkách množství povolených pro použití v Ruské federaci", přijaté vládou Ruské federace , stanoví používání stejných předpon v Ruské federaci, ale přeložených do ruštiny [ 12] .

Diagram převodu teploty

Teplota barev

Kelvin se také používá k měření teploty barev, která charakterizuje rozložení intenzity záření světelného zdroje jako funkci vlnové délky v optickém rozsahu. Barevná teplota je definována jako teplota černého tělesa , při které vyzařuje záření stejného barevného tónu jako dané záření [13] .

Příklady teploty barev různých světelných zdrojů:

• 1500-2000 K - světlo plamene svíčky ;
• 2800 K - 100 W žárovka (vakuová lampa);
• 3400 K - slunce je blízko obzoru;
• zářivka 3500 K - bílé světlo ;
• 6500 K je standardní denní bílý zdroj světla blízký polednímu slunci;
• 9500 K - modrá bezmračná obloha na severní straně před východem Slunce;
• 20000 K - modrá obloha v polárních šířkách.

Unicode

Znak kelvin Unicode je v rozsahu „znaků připomínajících písmena“ a je zakódován jako U+212A K KELVIN SIGN ( znak HTML  - K).

Poznámky

1. ↑ GOST 8.417-2002. Státní systém pro zajištění jednotnosti měření. Jednotky množství . Získáno 19. února 2021. Archivováno z originálu dne 16. června 2019. (Ruština)
2. ↑ BIPM-  kelvin . www.bipm.org. Získáno 1. března 2017. Archivováno z originálu dne 29. března 2019.
3. ↑ Thomson, William. On an Absolute Thermometric Scale  (anglicky)  // Philosophical Magazine  : journal. - 1848. - Říjen.
4. ↑ Usnesení 3 : Definice termodynamické teplotní stupnice  . Usnesení 10. CGPM . Mezinárodní úřad pro váhy a míry (1954). Datum přístupu: 6. února 2008. Archivováno z originálu 10. ledna 2013.
5. ↑ Jednotka termodynamické teploty (kelvin  ) . Brožura SI: Mezinárodní soustava jednotek (SI) . BIPM. Získáno 17. října 2014. Archivováno z originálu dne 29. března 2019.
6. ↑ Upřesnění definice kelvinů . Získáno 25. září 2010. Archivováno z originálu 7. října 2010. (neurčitý)
7. ↑ Mezinárodní soustava jednotek (SI  ) / Bureau International des Poids et Mesures. - Paříž, 2006. - S. 170. - 180 s. — ISBN 92-822-2213-6 .
8. ↑ 1 2 3 O možné budoucí revizi Mezinárodní soustavy jednotek, SI archivováno 13. ledna 2012 na Všeobecné konferenci Wayback Machine  Resolution XXIV on Weights and Measures (2011 )
9. ↑ Zde X nahrazuje jednu nebo více platných číslic, které byly ve finální verzi určeny na základě nejlepších doporučení CODATA .
10. ↑ O budoucí revizi Mezinárodní soustavy jednotek,  SI . Usnesení 1 25. CGPM (2014) . BIPM . Získáno 9. října 2015. Archivováno z originálu 14. května 2017.
11. ↑ Brožura SI Archivována 26. dubna 2006 na Wayback Machine Oficiální popis SI na webových stránkách Mezinárodního úřadu pro váhy a míry
12. ↑ Předpisy o jednotkách množství povolených pro použití v Ruské federaci . Získáno 19. února 2021. Archivováno z originálu dne 17. dubna 2021. (Ruština)
13. ↑ Doinikov A.S. Teplota barev // Fyzická encyklopedie  : [v 5 svazcích] / Kap. vyd. A. M. Prochorov . - M . : Velká ruská encyklopedie , 1999. - V. 5: Stroboskopické přístroje - Jas. - S. 422. - 692 s. — 20 000 výtisků.  — ISBN 5-85270-101-7 .

Odkazy

• Definice Kelvina  (anglicky)  (nepřístupný odkaz) . BIPM . Získáno 19. února 2021. Archivováno z originálu dne 16. července 2012.
• Mezinárodní úřad pro váhy a míry. Brožura Mezinárodní soustava jednotek (SI)  . - Mezinárodní výbor pro míry a váhy, 2006. - Sv. 8. vydání .
• Převod různých jednotek teploty (Celsius, Fahrenheit, Rankine, Réaumur, kelvin)

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština Velká Katalánština velká čínština Skvělý norský Velký Rus Britannica (online) Britannica (online)