Кельвін (K) — одиниця вимірювання температури в системі SI
Визначення
Кельвін (позначається як K) — одиниця вимірювання термодинамічної температури в Міжнародній системі одиниць (SI). Це одна з семи основних одиниць SI, поряд із метром, кілограмом, секундою, ампером, молем і канделою.
Визначення через термодинамічну рівновагу
Кельвін визначається як 1/273,16 частина термодинамічної температури потрійної точки води. Потрійна точка води — це температура та тиск, за яких вода може одночасно існувати в трьох фазах: твердій, рідкій та газоподібній.
Шкала Кельвіна
Шкала Кельвіна є абсолютною термодинамічною шкалою, що означає, що вона заснована на фундаментальній властивості матерії, а не на відносних порівняннях. Точка відліку шкали Кельвіна (0 K) визначається як абсолютний нуль, найнижча можлива температура в теоретичному плані. За цієї температури всі фізичні системи перебувають у стані найменшої енергії, відомому як основний стан.
Перетворення між шкалами Кельвіна та Цельсія
На практиці найчастіше використовується шкала Цельсія для повсякденних вимірювань температури. Крім температури за шкалою Цельсія, значення температури можна також виразити за шкалою Кельвіна за допомогою наступного перетворення:
T(K) = T(°C) + 273,15
де T(K) — температура за шкалою Кельвіна, а T(°C) — температура за шкалою Цельсія.
Значення в фізиці та техніці
Кельвін використовується в широкому діапазоні наукових та інженерних застосувань, включаючи:
- Термодинаміка: Розрахунок ентропії, теплоємності та вільної енергії.
- Кінетична теорія газів: Визначення середньої кінетичної енергії молекул газу.
- Плазмова фізика: Опис температур плазми в ядерному синтезі та інших високотемпературних процесах.
- Метеорологія: Визначення температурних профілів атмосфери.
- Маронознавство: Оцінка температур виверження магми та метаморфізму порід.
Кельвін є важливою одиницею вимірювання температури в системі SI, оскільки вона заснована на фундаментальній фізичній властивості. Шкала Кельвіна використовується в різних сферах фізики та техніки, що робить її цінним інструментом для розуміння та кількісного визначення термодинамічних процесів.
Часто задаються питання
- Що означає абсолютний нуль за шкалою Кельвіна?
- Температуру, за якої припиняється весь тепловий рух.
- Чому шкала Кельвіна вважається абсолютною?
- Тому що вона заснована на термодинамічній рівновазі та має чітко визначений нульовий пункт.
- Як конвертувати температуру зі шкали Цельсія в шкалу Кельвіна?
- Додати 273,15 до температури за шкалою Цельсія.
- Де використовується шкала Кельвіна?
- У широкому діапазоні фізичних та інженерних застосувань, від термодинаміки до метеорології.
- Чим шкала Кельвіна відрізняється від шкали Фаренгейта?
- У той час як нульова точка шкали Кельвіна відповідає абсолютному нулю, нульова точка шкали Фаренгейта є довільною та ґрунтується на точці замерзання води.