Kelvin: Johdanto
triple-kohta soluun.
Lämpötila on yksi tärkeimmistä ja arjen mittauksia ihmisen elämässä. Olemme vuosisatojen ajan parantaneet jatkuvasti järjestelmiä, teknologioita, menetelmiä ja yksiköitä, joita käytetään sen kvantifioimiseen ja ilmaisemiseen. Nyt prosessin seuraava vaihe on tapahtunut. Kelvin (K) — lämpötilan SI-yksiköllä-on nyt radikaalisti uusi määritelmä.,
jokapäiväisessä elämässä kelvinin lämpötila — asteikko — joka on nimetty kuuluisan brittiläisen fyysikon Lordi Kelvinin (1824-1907) mukaan-harvoin ilmaantuu. Ihmiset ovat enemmän perehtynyt Fahrenheit ja Celsius-asteikot, joita käytetään eniten käytännön lämpötilan mittaukset, kuten sääennusteet, ruoan valmistus, valmistus, jne. Historiallisesti molemmat suomut keskittyvät määriteltyjen pisteiden ympärille, kuten jään sulamispisteeseen, ihmiskehon lämpötilaan tai veden kiehumispisteeseen.
kelvin-yksikköä ei ilmoiteta Celsius-tai Fahrenheit-asteina., Sitä käytetään yksinään kuvaamaan lämpötilaa. Esimerkiksi ” elohopea menettää kaiken sähkövastuksen 4,2 kelvinin lämpötilassa.”
muuttaa yksi kelvin on sama määrä lämpötilan muutos kuin celsiusaste, mutta Kelvin-asteikko on ”absoluuttinen” siinä mielessä, että se alkaa absoluuttinen nolla, tai mitä Kelvin ja muut tutkijat kutsutaan ”ääretön kylmä.”(0 K = -273.15 ° C = -459.67 astetta F. Huoneen lämpötila on noin 70 astetta F, 21 astetta C tai 294 K.,)
absoluuttisen lämpötila-asteikon käsite on voimakas; se on erilainen kuin pelkkä suhteellinen lämpötila, jossa esineiden puhutaan olevan kuumempia tai kylmempiä kuin jokin muu. Kappaleen absoluuttinen, termodynaaminen lämpötila antaa tietoa siitä, kuinka paljon sen atomien ja molekyylien keskimääräinen liike-energia (kineettinen energia) on.
tärkeä syrjään: klassisen, 1800-luvun fysiikan mukaan liike pysähtyy täysin absoluuttiseen nollaan., Mutta mukaan quantum theory käyttöön 20-luvulla, asia ei ole satunnainen liike absoluuttinen nolla, nimeltään ”nolla-pisteen liikkeen,” kiitos kvanttimekaniikan käsite, joka tunnetaan nimellä Heisenberg epävarmuuden periaate, joka sanelee, että asema ja vauhtia esine ei voida tietää varmuudella samaan aikaan. Zero-point-esitystä ei pidetä lämpö-ajettu (lämpö) liikkeen ja näin ollen ei ole osa termodynaaminen määritelmä, tai absoluuttinen lämpötila. Absoluuttisessa nollassa ainoa olemassa oleva liike on kvanttimekaaninen nollapisteen liike.,
Kelvin-asteikkoa käytetään laajalti tieteessä, erityisesti fysikaalisissa tieteissä. Arkielämässä siihen törmää useimmiten lampun ”värilämpötilana”. Vanhanaikainen hehkulamppu, joka asettaa pois kellertävä valo, on värilämpötila noin 3000 K. Laittaa toinen tapa, tämä tarkoittaa, että sen kellertävä spektri muistuttaa, mitä kuuma kohde 3000 K lämpötila olisi luonnollisesti säteillä., Lampun värilämpötila 5000 K 5600 K, joka sisältää enemmän sinistä valoa, on tyypillisesti merkitty ”päivänvalo” – tai ”full spectrum”, koska lämpötila auringon pinnalla on noin 5800 K. Monet hiljattain saatavilla LED-valot pudota tällä alueella tai mennä jopa korkeampi.
Vuonna 1954, kelvin oli määritelty yhtä murto 1⁄273.16 termodynaamisen lämpötilan kolmen pisteen veden osalta kohta, jossa vesi, jää ja vesihöyry rinnakkain tasapainossa., Se on arvokas yhteinen viitekehys, sillä tarkka muotoilu vettä tietyllä paineella, kolmen pisteen tapahtuu aina tasan sama lämpötila: 273.16 K.
Ekstrapoloimalla vedestä kolmen pisteen lämpötila on hyvin korkea tai hyvin matala lämpötila on ongelmallista; niin, kansainvälisellä sopimuksella, 21 muita määritellä pistettä on määritelty, vaihtelevat jäätymispiste helium jäätymispiste kuparia.,
kelvin on kuitenkin määritelty uudelleen Boltzmannin vakioksi, joka suhteuttaa aineen termodynaamisen energian määrän sen lämpötilaan. Kun tarkistettu SI hyväksyttiin marraskuussa 2018, uusi määritelmä tuli:
kelvin, symboli K, on SI termodynaamisen lämpötilan yksikkö; sen suuruus on asettaa korjaus numeerinen arvo Boltzmannin vakio on yhtä suuri juuri 1.380649 × 10-23…J K-1.
Jos se tuntuu suupieleltä, et olisi väärässä!, Jotta ymmärtäisit parhaiten tämän historiallisen uudelleenmäärittelyn kontekstin ja merkityksen, on hyödyllistä oppia lisää lämpötilan mittaamisen menneisyydestä, nykyisyydestä ja tulevaisuudesta.