Kelvin: Indledning
En triple-punkt celle.
temperatur er en af de vigtigste og allestedsnærværende målinger i menneskelivet. I århundreder har vi løbende forbedret de systemer, teknologier, metoder og enheder, der bruges til at kvantificere og udtrykke det. Nu har den næste fase af denne proces fundet sted. Kelvin (K) — SI — enheden for temperatur-har nu en radikalt ny definition.,
i dagligdagen ser Kelvin — temperaturskalaen — opkaldt efter den berømte britiske fysiker Lord Kelvin (1824-1907) – sjældent ud. Folk er mere fortrolige med Fahrenheit-og Celsius-skalaerne, som bruges til de fleste praktiske temperaturmålinger, såsom i vejrudsigter, madlavning, fremstilling osv. Historisk, begge skalaer centrerer sig omkring definerede punkter, såsom smeltepunktet for is, temperaturen på den menneskelige krop eller vandets kogepunkt.kelvin-enheden er ikke udtrykt i grader som Celsius eller Fahrenheit er., Det bruges af sig selv til at beskrive temperatur. For eksempel mister ” kviksølv al elektrisk modstand ved en temperatur på 4, 2 kelviner.”
en ændring af en kelvin er den samme mængde temperaturændring som en grad Celsius, men Kelvin-skalaen er “absolut” i den forstand, at den starter ved absolut nul, eller hvad Kelvin og andre forskere kaldte “uendelig kulde.”(0 K = -273.15 grader C = -459.67 grader F. stuetemperatur er omkring 70 grader F, 21 grader C eller 294 K.,)
begrebet en absolut temperaturskala er kraftfuld; det er anderledes end blot relativ temperatur, hvor objekter tales om at være varmere eller koldere end noget andet. Den absolutte, termodynamiske temperatur af et objekt giver information om, hvor meget gennemsnitlig bevægelsesenergi (kinetisk energi) dens atomer og molekyler har.
en vigtig side: i henhold til klassisk fysik fra det 19.århundrede stopper bevægelsen helt ved absolut nul., Men i henhold til kvanteteorien, der blev introduceret i det 20.århundrede, har materien tilfældig bevægelse ved absolut nul, kaldet “nulpunktsbevægelse” takket være et kvantekoncept kendt som Heisenberg-usikkerhedsprincippet, som dikterer, at et objekts position og momentum ikke kan kendes med fuldstændig sikkerhed på samme tid. Nulpunktsbevægelsen betragtes ikke som varmedrevet (termisk) bevægelse og er således ikke en del af definitionen af termodynamisk eller absolut temperatur. Ved absolut nul er den eneste bevægelse, der eksisterer, kvantemekanisk nulpunktsbevægelse.,Kelvin-skalaen bruges i vid udstrækning inden for videnskab, især inden for de fysiske videnskaber. I hverdagen er det oftest stødt på som” farvetemperatur ” af en lampe. En gammeldags glødepære, der udsender gulligt lys, har en farvetemperatur på omkring 3.000 K. sagt på en anden måde betyder det, at dets gullige spektrum ligner, hvad en varm genstand ved en 3.000 K temperatur naturligt ville udstråle., En lampe med en farvetemperatur på 5,000 K til 5,600 K, som indeholder mere blåt lys, er typisk mærket “dagslys ” eller” fuldt spektrum”, fordi temperaturen på solens overflade er omkring 5,800 K. mange nyligt tilgængelige LED-lys falder inden for dette interval eller går endnu højere.
i 1954 blev kelvin defineret som lig med fraktionen 1 27 273,16 af den termodynamiske temperatur på det tredobbelte vandpunkt—det punkt, hvor vand, is og vanddamp eksisterer i ligevægt., Det er en værdifuld fælles reference, fordi en præcis formulering af vand ved et bestemt tryk, den tredobbelte punkt opstår altid på nøjagtig samme temperatur: 273.16 K.
at Ekstrapolere fra vandet triple-point temperatur til meget høje eller meget lave temperaturer er problematisk; så, ved en international aftale, 21 andre afgørende punkter er angivet, lige fra frysepunktet for helium til frysepunktet af kobber.,
kelvin er imidlertid blevet omdefineret med hensyn til bolt .mann-konstanten, der relaterer mængden af termodynamisk energi i et stof til dets temperatur. Når den reviderede SI blev godkendt i November 2018, vil den nye definition blev:
kelvin, symbol K, er SI-enheden for termodynamisk temperatur; dens størrelse er angivet ved fastsættelse af den numeriske værdi af Boltzmanns konstant at være lige præcis 1.380649 × 10-23…J K-1.
Hvis det virker som en mundfuld, ville du ikke tage fejl!, For bedst at forstå konteksten og betydningen af denne historiske omdefinering er det nyttigt at lære mere om fortiden, nutiden og fremtiden for måling af temperatur.