Василиса▶ Я жду вашего обращения. Что Вы хотите узнать?
Логотип
Битермометр со шкалами, градуированными в градусах Цельсия (левая шкала) и кельвинах (правая шкала).

Ке́львин (русское обозначение: К ; международное: K ) — единица термодинамической температуры в Международной системе единиц (СИ) , одна из семи основных единиц СИ . Предложена в 1848 году . Определяется через значение постоянной Больцмана : 1,380649 × 10 -23 Дж / К. До 2019 года определялся как 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды . Начало шкалы (0 К) совпадает с абсолютным нулём .

Пересчёт в градусы Цельсия :

(температура тройной точки воды +0,01 °C).

Единица названа в честь английского физика Уильяма Томсона , которому было пожаловано звание лорд Кельвин Ларгский из Айршира . В свою очередь, это звание пошло от реки Кельвин [en] , протекающей через территорию университета Глазго .

До 1968 года кельвин официально именовался градусом Кельвина .

История

1848

Уильям Томсон (лорд Кельвин)

Уильям Томсон , будущий лорд Кельвин, в своей работе «Об абсолютной термометрической шкале» («On an Absolute Thermometric Scale») пишет о необходимости шкалы, нулевая точка которой будет соответствовать предельной степени холода (абсолютному нулю), а ценой деления будет градус Цельсия . Эта абсолютная шкала на сегодняшний день известна как термодинамическая шкала Кельвина. Значение «минус 273» было получено как обратное от 0,00366 — коэффициента расширения газа на градус Цельсия.

1954

Третья резолюция Х Генеральной конференции по мерам и весам (ГКМВ) дала шкале Кельвина современное определение, взяв температуру тройной точки воды в качестве второй опорной точки и приняв, что её значение составляет ровно 273,16 кельвина («градуса Кельвина» в терминологии того времени) .

1967/1968

В соответствии с третьей резолюцией XIII Генеральной конференции по мерам и весам единица измерения термодинамической шкалы была переименована в «кельвин», а обозначением стал «К» (ранее единица называлась «градус Кельвина», её обозначением был «°K»). Кроме того величина единицы была определена более явно — как равная 1/273,16 тройной точки воды .

2005

В обязательном Техническом приложении к тексту Международной температурной шкалы МТШ‑90 Консультативный комитет по термометрии установил требования к изотопному составу воды при реализации температуры тройной точки воды . Международный комитет мер и весов подтвердил, что определение кельвина относится к воде, чей изотопный состав определён следующими соотношениями:

  • 0,000 155 76 моля 2 H на один моль 1 Н
  • 0,000 379 9 моля 17 О на один моль 16 О
  • 0,002 005 2 моля 18 О на один моль 16 О .

2018

На 26-ой генеральной конференции по мерам и весам была принята резолюция о значительном переопределении основных единиц СИ, которое, в частности включало в себя переопределение кельвина через значение постоянной Больцмана , которая равна 1,380649 × 10 -23 Дж / К.

Произошедшее переопределение

Недостатком старого определения кельвина являлось то, что при практической реализации величина кельвина оказывалась зависящей от чистоты и изотопного состава используемой воды. Исходя из стремления устранить этот недостаток, XXIV ГКМВ, состоявшаяся 17—21 октября 2011 года , приняла резолюцию , в которой, в частности, было предложено в будущей ревизии Международной системы единиц переопределить кельвин, связав его величину со значением постоянной Больцмана . При этом предполагалось, что значение постоянной Больцмана будет зафиксировано, то есть будет считаться определённым точно . В связи с этим в резолюции XXIV ГКМВ по поводу кельвина сформулировано :

Кельвин останется единицей термодинамической температуры; но его величина будет устанавливаться фиксацией численного значения постоянной Больцмана равным в точности 1,380 6X⋅10 −23 , когда она выражена единицей СИ м 2 ·кг·с −2 ·К −1 , что эквивалентно Дж·К −1 .

Таким образом, стало выполняться точное равенство k =1,380 6X⋅10 −23 Дж/К . Следствием этого явилось то, что кельвин стал равным изменению температуры, которое приводит к изменению энергии, приходящейся на одну степень свободы на k⁄2, то есть на ½⋅1,380 6X⋅10 −23 Дж.

В своей резолюции XXIV ГКМВ отметила также, что непосредственно после переопределения кельвина температура тройной точки воды останется равной 273,16 К, но при этом её значение приобретёт погрешность и в дальнейшем будет определяться экспериментально .

XXV ГКМВ, состоявшаяся в 2014 году, приняла решение продолжить работу по подготовке новой ревизии СИ, включающей переопределение кельвина, и наметила закончить эту работу к 2018 году с тем, чтобы заменить существующую редакцию Международной системы единиц (СИ) обновлённым вариантом на XXVI ГКМВ в том же году .

Кратные и дольные единицы

В соответствии с полным официальным описанием СИ, содержащемся в действующей редакции Брошюры СИ ( фр.   Brochure SI , англ.   The SI Brochure ), опубликованной Международным бюро мер и весов (МБМВ) , десятичные кратные и дольные единицы кельвина образуются с помощью стандартных приставок СИ . «Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации», принятое Правительством Российской Федерации , предусматривает использование в РФ тех же приставок, но переведённых на русский язык .

Кратные Дольные
величина название обозначение величина название обозначение
10 1 К декакельвин даК daK 10 −1 К децикельвин дК dK
10 2 К гектокельвин гК hK 10 −2 К сантикельвин сК cK
10 3 К килокельвин кК kK 10 −3 К милликельвин мК mK
10 6 К мегакельвин МК MK 10 −6 К микрокельвин мкК µK
10 9 К гигакельвин ГК GK 10 −9 К нанокельвин нК nK
10 12 К теракельвин ТК TK 10 −12 К пикокельвин пК pK
10 15 К петакельвин ПК PK 10 −15 К фемтокельвин фК fK
10 18 К эксакельвин ЭК EK 10 −18 К аттокельвин аК aK
10 21 К зеттакельвин ЗК ZK 10 −21 К зептокельвин зК zK
10 24 К иоттакельвин ИК YK 10 −24 К иоктокельвин иК yK
      применять не рекомендуется

Диаграмма перевода температур

Цветовая температура

Кельвин также применяется для измерения цветовой температуры, характеризующей ход интенсивности излучения источника света как функции длины волны в оптическом диапазоне. Цветовая температура определяется как температура абсолютно чёрного тела , при которой оно испускает излучение того же цветового тона , что и рассматриваемое излучение .

Примеры цветовой температуры различных источников света:

  • 1500—2000 К — свет пламени свечи ;
  • 2800 К — лампа накаливания 100 Вт (вакуумная лампа);
  • 3400 К — солнце у горизонта;
  • 3500 К — люминесцентная лампа белого света;
  • 6500 К — стандартный источник дневного белого света, близкий к полуденному солнечному свету;
  • 9500 К — синее безоблачное небо на северной стороне перед восходом Солнца;
  • 20000 К — синее небо в полярных широтах.

Юникод

Символ кельвина в Юникоде находится в диапазоне «буквоподобных символов» и кодируется как U+212A K KELVIN SIGN ( HTML-символ  — K ).

Примечания

  1. ГОСТ 8.417-2002. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин.   (недоступная ссылка) . Дата обращения 9 января 2013. Архивировано 10 ноября 2012 года.
  2. BIPM - kelvin . www.bipm.org. Дата обращения 1 марта 2017.
  3. Thomson, William. On an Absolute Thermometric Scale   (англ.)  // Philosophical Magazine  : journal. — 1848. — October.
  4. Resolution 3: Definition of the thermodynamic temperature scale . Resolutions of the 10th CGPM . Bureau International des Poids et Mesures (1954). Дата обращения 6 февраля 2008. Архивировано 10 января 2013 года.
  5. Unit of thermodynamic temperature (kelvin)   (англ.) . SI Brochure: The International System of Units (SI) . BIPM. Дата обращения 17 октября 2014.
  6. Уточнение определения кельвина
  7. The International System of Units (SI) / Bureau International des Poids et Mesures. — Paris, 2006. — P. 170. — 180 p. — ISBN 92-822-2213-6 .   (англ.)
  8. On the possible future revision of the International System of Units, the SI   (англ.) Резолюция XXIV Генеральной конференции по мерам и весам (2011)
  9. Здесь Х заменяет одну или более значащих цифр, которые были определены в окончательном релизе на основании наиболее точных рекомендаций CODATA
  10. On the future revision of the International System of Units, the SI   (англ.) . Resolution 1 of the 25th CGPM (2014) . BIPM . Дата обращения 9 октября 2015.
  11. SI brochure Официальное описание СИ на сайте Международного бюро мер и весов
  12. Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации   (недоступная ссылка) . Дата обращения 28 декабря 2014. Архивировано 5 марта 2016 года.
  13. Дойников А. С. Цветовая температура // Физическая энциклопедия  : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров . — М. : Большая российская энциклопедия, 1999. — Т. 5: Стробоскопические приборы — Яркость. — С. 422. — 692 с. — 20 000 экз.  — ISBN 5-85270-101-7 .

Ссылки

© 2014-2019 ЯВИКС - все права защищены.
Наши контакты/Карта ссылок