Kelvin

Kelvin (venäläinen nimitys: K ; kansainvälinen: K ) on termodynaamisen lämpötilan yksikkö kansainvälisessä yksikköjärjestelmässä (SI) , yksi seitsemästä SI:n perusyksiköstä . Ehdotettu vuonna 1848 . Se määritetään Boltzmannin vakion arvon avulla : 1,380 649⋅10 −23  J/K . Vuoteen 2019 asti se määriteltiin 1/273,16 veden kolmoispisteen termodynaamisesta lämpötilasta [1] . Asteikon alku on sama kuin absoluuttinen nolla (0 K asteikolla).

Muunnos Celsius -asteiksi :

Yksikkö on nimetty englantilaisen fyysikon William Thomsonin mukaan, jolle myönnettiin Ayrshiren lordi Kelvin Largin arvonimi . Tämä otsikko puolestaan ​​tuli Kelvin-joesta , joka virtaa Glasgow'n yliopiston alueen läpi .

Vuoteen 1968 asti kelviniä kutsuttiin virallisesti Kelvin - asteeksi [2] .

Historia

1848

William Thomson , tuleva lordi Kelvin, kirjoittaa teoksessaan " On  an Absolute Thermometric Scale " asteikon tarpeesta, jonka nollapiste vastaa kylmän raja-astetta (absoluuttinen nolla) ja jakohinta on celsiusastetta [3] . Tämä absoluuttinen asteikko tunnetaan nykyään Kelvinin termodynaamisena asteikkona. Arvo "miinus 273" saatiin käänteislukuna 0,00366, kaasun laajenemiskerroin Celsius-astetta kohden.

1954

Kymmenennen paino- ja mittakonferenssin (CGPM) kolmas päätös antoi Kelvin-asteikon nykyaikaisen määritelmän ottamalla veden kolmoispisteen lämpötilan toiseksi vertailupisteeksi ja olettaen, että sen arvo on täsmälleen 273,16 kelviniä ("astetta"). Kelvin" sen ajan terminologiassa) [4] .

1967/1968

XIII:n paino- ja mittakonferenssin kolmannen päätöslauselman mukaisesti termodynaamisen asteikon mittayksikkö nimettiin uudelleen "kelviniksi" ja merkintä oli "K" (aiemmin yksikköä kutsuttiin "kelvin-asteeksi", sen nimitys oli "°K"). Lisäksi yksikköarvo määriteltiin selkeämmin - yhtä suureksi kuin 1/273,16 veden kolmoispisteestä [5] .

2005

ITS-90 kansainvälisen lämpötila-asteikon tekstin pakollisessa teknisessä liitteessä lämpömittarin neuvoa-antava komitea vahvisti vaatimukset veden isotooppikoostumukselle, kun veden kolmoispisteen lämpötila toteutuu [6] . Kansainvälinen paino- ja mittakomitea on vahvistanut, että kelvinin määritelmä viittaa veteen, jonka isotooppikoostumus määritellään seuraavilla suhteilla [7] :

• 0,000 155 760 mol 2 H per mooli 1 H ,
• 0,000 379 900 mol 17 O yhtä moolia 16 O kohti ,
• 0,002 005 200 mol 18 O yhtä moolia 16 O kohden.

2018

26. yleisessä paino- ja mittakonferenssissa hyväksyttiin päätöslauselma SI:n perusyksiköiden merkittävästä uudelleenmäärittelystä, joka sisälsi erityisesti kelvinin uudelleenmäärittelyn Boltzmannin vakion arvon kautta , joka on yhtä kuin 1,380649. × 10 −23 J/K.

Uudelleenmäärittely käynnissä

Vanhan kelvinin määritelmän haittana oli, että käytännön toteutuksessa kelvinin arvo osoittautui riippuvaiseksi käytetyn veden puhtaudesta ja isotooppisesta koostumuksesta. XXIV CGPM, joka pidettiin 17.-21.10.2011 , hyväksyi päätöslauselman [8] , jossa ehdotettiin erityisesti kelvinin uudelleenmäärittelyä kansainvälisen järjestelmän tulevassa tarkistuksessa, koska haluttiin poistaa tämä puute. Yksiköt, jotka yhdistävät sen arvon Boltzmannin vakion arvoon . Samalla oletettiin, että Boltzmannin vakion arvo olisi kiinteä, eli sen katsottaisiin määritetyksi tarkasti . Tältä osin CGPM:n kelviniä koskevassa päätöslauselmassa XXIV on muotoiltu [8] :

Kelvin pysyy termodynaamisen lämpötilan yksikkönä; mutta sen suuruus asetetaan kiinnittämällä Boltzmannin vakion numeerinen arvo täsmälleen 1,380 6X⋅10 −23 , kun se ilmaistaan ​​SI-yksiköllä m 2 kg s −2 K −1 , joka vastaa J K −1 .

Näin ollen tarkka yhtälö k  = 1,380 6X⋅10 −23 J  /K [9] alkoi täyttyä . Tämän seurauksena kelvinistä tuli yhtä suuri kuin lämpötilan muutos, mikä johtaa energian kT /2 muutokseen yhtä vapausastetta kohden k /2:lla eli (1 / 2) × 1,380 6X⋅ 10–23  J. _

Päätöslauselmassaan XXIV CGPM totesi myös, että välittömästi kelvinin uudelleenmäärittelyn jälkeen veden kolmoispisteen lämpötila pysyy 273,16 K:ssa, mutta samalla sen arvo saa virheen ja se määritetään kokeellisesti tulevaisuus [8] .

Vuonna 2014 pidetty XXV CGPM päätti jatkaa työskentelyä SI:n uuden version valmistelussa, mukaan lukien kelvinin uudelleenmäärittely, ja aikoi saattaa tämän työn päätökseen vuoteen 2018 mennessä korvatakseen nykyisen kansainvälisen yksikköjärjestelmän painoksen. (SI) päivitetyllä versiolla XXVI CGPM:stä, mukaan lukien sama vuosi [10] .

Kertoja ja osakertoja

Kansainvälisen paino- ja mittatoimiston (BIPM) julkaiseman SI-esitteen nykyiseen versioon ( fr.  Brochure SI , eng.  The SI Brochure ) sisältyvän SI:n täydellisen virallisen kuvauksen mukaisesti desimaalikerrat ja osakerrat kelvinin yksiköt muodostetaan standardinmukaisilla SI-etuliitteillä [11] . Venäjän federaation hallituksen hyväksymät "Venäjän federaatiossa käytettäväksi sallittuja määräyksiköitä koskevat määräykset" edellyttävät samojen etuliitteiden käyttöä Venäjän federaatiossa , mutta ne on käännetty venäjäksi [12] .

Lämpötilan muunnoskaavio

Värilämpötila

Kelviniä käytetään myös värilämpötilan mittaamiseen, joka kuvaa valonlähteen säteilyn intensiteettijakaumaa aallonpituuden funktiona optisella alueella . Värilämpötila määritellään mustan kappaleen lämpötilaksi , jossa se lähettää säteilyä, jonka värisävy on sama kuin kyseessä oleva säteily [13] .

Esimerkkejä eri valonlähteiden värilämpötiloista:

• 1500-2000 K - kynttilän liekkivalo ;
• 2800 K - 100 W hehkulamppu (tyhjiölamppu);
• 3400 K - aurinko on lähellä horisonttia;
• 3500 K - valkoinen valo loistelamppu ;
• 6500 K on normaali päivänvalon valkoinen valonlähde lähellä keskipäivän auringonvaloa;
• 9500 K - sininen pilvetön taivas pohjoispuolella ennen auringonnousua;
• 20000 K - sininen taivas napaleveysasteilla.

Unicode

Unicode - kelvin -merkki on "kirjainmaisten merkkien" alueella ja se on koodattu U+212A K KELVIN SIGN -merkillä ( HTML-merkki  - K).

Muistiinpanot

1. ↑ GOST 8.417-2002. Valtion järjestelmä mittausten yhtenäisyyden varmistamiseksi. Määrän yksiköt . Haettu 19. helmikuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 16. kesäkuuta 2019. (Venäjän kieli)
2. ↑ BIPM-  kelvin . www.bipm.org. Haettu 1. maaliskuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 29. maaliskuuta 2019.
3. ↑ Thomson, William. Absoluuttisessa lämpömittakaavassa  (englanniksi)  // Philosophical Magazine  : Journal. - 1848. - Lokakuu.
4. ↑ Resoluutio 3 : Termodynaamisen lämpötila-asteikon määritelmä  . 10. CGPM:n päätöslauselmat . Bureau International des Poids et Mesures (1954). Käyttöpäivä: 6. helmikuuta 2008. Arkistoitu alkuperäisestä 10. tammikuuta 2013.
5. ↑ Termodynaamisen lämpötilan yksikkö (kelvin  ) . SI-esite: Kansainvälinen yksikköjärjestelmä (SI) . BIPM. Haettu 17. lokakuuta 2014. Arkistoitu alkuperäisestä 29. maaliskuuta 2019.
6. ↑ Kelvinin määritelmän tarkentaminen . Haettu 25. syyskuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 7. lokakuuta 2010. (määrätön)
7. ↑ Kansainvälinen yksikköjärjestelmä (SI  ) / Bureau International des Poids et Mesures. - Pariisi, 2006. - s. 170. - 180 s. — ISBN 92-822-2213-6 .
8. ↑ 1 2 3 Kansainvälisen yksikköjärjestelmän mahdollisesta tulevasta tarkistuksesta, SI Arkistoitu 13. tammikuuta 2012 Wayback Machinen  yleiskonferenssin päätöslauselmassa XXIV painoista ja mitoista (2011 )
9. ↑ Tässä X korvaa yhden tai useamman merkitsevän numeron, jotka määritettiin lopullisessa versiossa CODATAn parhaiden suositusten perusteella .
10. ↑ Kansainvälisen yksikköjärjestelmän,  SI :n, tulevasta tarkistuksesta . Päätös 1, 25. CGPM (2014) . BIPM . Haettu 9. lokakuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 14. toukokuuta 2017.
11. ↑ SI-esite Arkistoitu 26. huhtikuuta 2006 Wayback Machinessa SI:n virallinen kuvaus kansainvälisen paino- ja mittatoimiston verkkosivuilla
12. ↑ Määräykset Venäjän federaatiossa käytettäväksi sallituista määräyksiköistä . Haettu 19. helmikuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 17. huhtikuuta 2021. (Venäjän kieli)
13. ↑ Doinikov A.S. Värilämpötila // Fysikaalinen tietosanakirja  : [5 osana] / Ch. toim. A. M. Prokhorov . - M . : Great Russian Encyclopedia , 1999. - V. 5: Stroboskooppiset laitteet - Kirkkaus. - S. 422. - 692 s. - 20 000 kappaletta.  — ISBN 5-85270-101-7 .

Linkit

• Kelvinin määritelmä  (englanniksi)  (pääsemätön linkki) . BIPM . Haettu 19. helmikuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 16. heinäkuuta 2012.
• Bureau International des Poids et Mesures. Kansainvälisen yksikköjärjestelmän (SI) esite  . - International Committee for Weights and Measures, 2006. - Voi. 8. painos .
• Muunna eri lämpötilayksiköt (Celsius, Fahrenheit, Rankine, Réaumur, Kelvin)

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Suuri tanskalainen Suuri katalaani iso kiinalainen Hienoa norjalaista Iso venäläinen Britannica (verkossa) Britannica (verkossa)