Kelvin

O kelvin é uma unidade de medida de temperatura . É uma das sete unidades de base no Sistema Internacional de Unidades (SI) e é atribuído o símbolo da unidade K. A escala Kelvin é, um absoluto temperatura termodinâmica escala, utilizando como ponto nulo do zero absoluto , a temperatura a que todo o movimento cessa térmica na descrição clássica da termodinâmica . O kelvin é definido como a fracção ¹ / _273,16 da temperatura termodinâmica do ponto triplo da água (exatamente 0,01 ° C ou 32,018 ° F).

A escala Kelvin é nomeado após a Belfast-nascido, Engenheiro da Universidade de Glasgow e físico William Thomson, 1o Baron Kelvin (1824-1907), que escreveu sobre a necessidade de uma "escala termométrica absoluta". Ao contrário do graus Fahrenheit e grau Celsius , o kelvin não é mencionada ou formatados como um grau. O kelvin é a principal unidade de medição nas ciências físicas, mas muitas vezes é utilizado em conjunto com o grau Celsius, que tem a mesma grandeza. Subtraindo 273,16 K da temperatura do ponto triplo da água (0,01 ° C) faz com que o zero absoluto (0 K) equivalente a -273,15 ° C (-459,67 ° F).

História

Lord Kelvin, o homónimo da unidade

1848

Lord Kelvin (William Thomson) , escreveu em seu papel, em um termométrica escala absoluta, da necessidade de uma escala de repartição "frio infinito" (zero absoluto) foi ponto nulo da escala, e que usou o grau Celsius para seu incremento unidade. Thomson calculou que o zero absoluto foi equivalente a -273 ° C nos termômetros de ar do tempo. Esta escala absoluta é hoje conhecida como a escala de temperatura termodinâmica Kelvin. Valor de Thomson de "-273" foi o recíproco de 0,00366-o coeficiente de expansão de gás aceite por grau Celsius em relação ao ponto de gelo, dando uma consistência notável para o valor actualmente aceite.

1954

Resolução 3 do 10º CGPM deu a escala Kelvin sua definição moderna designando o ponto triplo da água como seu segundo ponto determinante e atribuiu a sua temperatura para exatamente 273,16 kelvin.

1967/1968

Resolução 3 da 13ª CGPM renomeado o incremento unidade de temperatura termodinâmica "kelvin", símbolo K, substituindo "grau absoluto", símbolo ° K. Além disso, sentindo-se útil definir de forma mais explícita a magnitude do incremento unidade, a 13ª CGPM também realizada em resolução 4 que "O kelvin, unidade de temperatura termodinâmica, é igual à fracção ¹ / _273,16 da temperatura termodinâmica do ponto triplo da água ".

2005

O Comitê Internacional de Pesos e Medidas (CIPM), um comitê do CGPM, afirmou que, para efeitos de delinear a temperatura do ponto triplo da água, a definição da escala de temperatura termodinâmica Kelvin remete à água com uma composição isotópica especificado como VSMOW.

Convenções de uso

Este Unidade SI é nomeado após William Thomson, 1o Baron Kelvin . Tal como acontece com todas as Sistema Internacional de Unidades (SI) da unidade cujo nome é derivado do nome próprio de uma pessoa, a primeira letra de seu símbolo é letras maiúsculas (K). No entanto, quando uma unidade SI é soletrado para fora em Inglês, deve sempre começar com um letra minúscula (kelvin), exceto em uma situação onde qualquer palavra em que a posição seria capitalizado, tal como no início de uma frase ou em material de capitalizado como um título. Note-se que "grau Celsius "está de acordo com esta regra, porque o" d "está em minúsculas. -baseado Em O Sistema Internacional de Unidades, secção 5.2. Quando extenso ou falada, a unidade é pluralizado usando as mesmas regras gramaticais como para outro Unidades SI, como o volt ou ohm (por exemplo, "o ponto triplo da água é exatamente 273,16 kelvin"). Quando é feita referência à "escala Kelvin", a palavra "kelvin" -que é normalmente um substantivo-funções adjetivamente modificar o substantivo "escala" e é capitalizado. Tal como acontece com a maioria dos outros símbolos de unidades SI (símbolos de ângulo, por exemplo, 45 ° 3'4 ", são a exceção), há um espaço entre o valor numérico eo símbolo kelvin (por exemplo," 99,987 K ").

Antes do dia 13 Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM), em 1967-1968, o kelvin unidade foi chamado de "grau", o mesmo que com as outras escalas de temperatura na época. Foi distinguida das outras escalas ou com o sufixo adjetivo "Kelvin" ("grau Kelvin") ou com "absoluta" ("grau absoluto") e seu símbolo era ° K. Este último (grau absoluto), que era o nome oficial da unidade de 1948 a 1954, foi bastante ambígua, uma vez que também pode ser interpretada como referindo-se ao Escala Rankine. Antes da 13ª CGPM, a forma plural era "graus absolutos". A 13ª CGPM mudou o nome da unidade para simplesmente "kelvin" (símbolo K). A omissão de "grau" indica que não é relativo a um ponto de referência arbitrário como as escalas Celsius e Fahrenheit (embora a escala de Rankine continuou a utilizar "Rankine"), mas sim uma medida absoluta da unidade que pode ser manipulado algebricamente ( por exemplo, multiplicado por dois para indicar o dobro da quantidade de "energia significa" disponível entre graus elementares de liberdade do sistema).

Use em conjunto com Celsius

Na ciência e na engenharia, graus Celsius e Kelvin são muitas vezes utilizados simultaneamente no mesmo artigo (por exemplo, "... o seu valor medido foi de 0,01028 ° C com uma incerteza de 60 μK ..."). Esta prática é admissível porque o grau Celsius é uma designação específica da Kelvin para utilização na expressão de temperaturas em graus centígrados e a magnitude do grau Celsius é exactamente igual ao do Kelvin. Não obstante o endosso oficial fornecida pela Resolução 3 dos estados CGPM 13o, "um intervalo de temperatura também pode ser expressa em graus Celsius", a prática de, simultaneamente, usando tanto "° C" e "K" continua a ser generalizada em todo o mundo científico como o uso de SI prefixado formas do grau Celsius (como "μ ° C" ou "microdegrees Celsius") para expressar um intervalo de temperatura não foi amplamente adotado.

Redefinição proposta

Em 2005, o CIPM embarcou em um programa de redefinir, entre outros, o kelvin usando uma base mais rigorosa do que estava em uso. A (2010) a definição atual não é satisfatória para temperaturas abaixo de 20 K e acima de 1.300 K. Prevê-se que o programa será concluído a tempo para a sua adopção pelo CGPM na sua reunião de 2011. A comissão propõe definindo o Kelvin como da escala de temperatura para as quais A constante de Boltzmann é 1.380 6 505 × 10 ^-23 J / K exatamente.

De um ponto de vista científico, este vai ligar temperatura para o resto de SI e resultar em uma definição de estável, que é independente de qualquer substância em particular. De um ponto de vista prático, a redefinição passará despercebido; água ainda vai congelar a 0 ° C (32 ° F, 273,15 K).

Usos práticos

Temperatura de cor

O kelvin é frequentemente utilizado na medida da temperatura de cor das fontes de luz. Temperatura de cor baseia-se no princípio de que um radiador de corpo negro emite luz cuja cor depende da temperatura do radiador. Corpos negros com temperaturas inferiores a cerca de 4000 K aparecer avermelhada enquanto aqueles acima de cerca de 7500 K tom azulado. Temperatura de cor é importante nas áreas de projeção de imagem e fotografia , onde uma temperatura de cor de aproximadamente 5600 K é necessária para corresponder emulsões filme "luz do dia". Em astronomia , o classificação estelar de estrelas eo seu lugar na Hertzsprung-Russell diagrama baseiam-se, em parte, sua temperatura de superfície, conhecida como temperatura eficaz. A fotosfera do Sol , por exemplo, tem uma temperatura eficaz de 5778 K.

Kelvin como uma medida de ruído

Em electrónica, o kelvin é utilizado como um indicador de quão um circuito ruidoso é em relação a uma final ruído de fundo, ou seja, o temperatura de ruído. A chamada Johnson-Nyquist ruído de resistências discretas e condensadores é um tipo de ruído térmico derivado do Constante de Boltzmann e pode ser utilizado para determinar a temperatura de ruído de um circuito através do Friis fórmulas para o ruído.

Conversão de temperatura entre as unidades