Kelvin: Introduction (Français)
Un triple point de la cellule.
La température est l’une des mesures les plus importantes et omniprésentes dans la vie humaine. Pendant des siècles, nous avons continuellement amélioré les systèmes, les technologies, les méthodes et les unités utilisées pour la quantifier et l’exprimer. Maintenant, la prochaine étape de ce processus a eu lieu. Le kelvin (K) — l’Unité de température SI-a maintenant une définition radicalement nouvelle.,
dans la vie quotidienne, L’échelle de température Kelvin — du nom du célèbre physicien britannique Lord Kelvin (1824-1907) — fait rarement son apparition. Les gens sont plus familiers avec les échelles Fahrenheit et Celsius, qui sont utilisées pour la plupart des mesures de température pratiques, telles que les prévisions météorologiques, la préparation des aliments, la fabrication, etc. Historiquement, les deux échelles sont centrées autour de points définis tels que le point de fusion de la glace, la température du corps humain ou le point d’ébullition de l’eau.
l’unité kelvin n’est pas exprimée en degrés Celsius ou Fahrenheit., Il est utilisé par lui-même pour décrire la température. Par exemple, le « mercure perd toute résistance électrique à une température de 4.2 kelvins. »
un changement d’un kelvin est la même quantité de changement de température qu’un degré Celsius, mais L’échelle de Kelvin est” absolue « dans le sens où elle commence à zéro absolu, ou ce que Kelvin et d’autres scientifiques ont appelé « froid infini ».” (0 K = -273.15 degrés C = -459.67 degrés F. La température ambiante est d’environ 70 degrés F, 21 degrés C ou 294 K.,)
Le concept d’échelle de température absolue est puissant; il est différent de la simple température relative, dans laquelle on parle d’objets plus chauds ou plus froids qu’autre chose. La température thermodynamique absolue d’un objet fournit des informations sur la quantité d’énergie moyenne de mouvement (énergie cinétique) de ses atomes et de ses molécules.
Une mise à part importante: selon la physique classique du 19ème siècle, le mouvement s’arrête complètement au zéro absolu., Mais selon la théorie quantique introduite au 20ème siècle, la matière a un mouvement aléatoire à zéro absolu, appelé « mouvement du point zéro”, grâce à un concept quantique connu sous le nom de principe d’incertitude de Heisenberg, qui dicte que la position et l’élan d’un objet ne peuvent pas être connus avec une certitude complète en même temps. Le mouvement du point zéro n’est pas considéré comme un mouvement (thermique) entraîné par la chaleur et ne fait donc pas partie de la définition de la température thermodynamique ou absolue. Au zéro absolu, le seul mouvement qui existe est le mouvement du point zéro de la mécanique quantique.,
l’échelle de Kelvin est largement utilisée en science, en particulier dans les sciences physiques. Dans la vie quotidienne, il est le plus souvent rencontré à la « température de couleur” d’une lampe. Une ampoule à incandescence À l’ancienne, qui émet une lumière jaunâtre, a une température de couleur d’environ 3 000 K. Autrement dit, cela signifie que son spectre jaunâtre ressemble étroitement à ce qu’un objet chaud à une température de 3 000 K rayonnerait naturellement., Une lampe avec une température de couleur de 5 000 K à 5 600 K, qui contient plus de lumière bleue, est généralement étiquetée « lumière du jour” ou « spectre complet” car la température de la surface du Soleil est d’environ 5 800 K. DE nombreuses lampes LED nouvellement disponibles tombent dans cette plage ou vont encore plus haut.
en 1954, le kelvin a été défini comme étant égal à la fraction 1⁄273,16 de la température thermodynamique du point triple de l’eau—le point où l’eau, la glace et la vapeur d’eau coexistent en équilibre., C’est une référence commune précieuse car, pour une formulation précise de l’eau à une pression spécifique, le point triple se produit toujours exactement à la même température: 273,16 K.
L’extrapolation de la température triple point de l’eau à des températures très élevées ou très basses est problématique; ainsi, par accord international, 21 autres points de définition sont spécifiés, allant du point de congélation de l’hélium au point de congélation du cuivre.,
cependant, le kelvin a été redéfini en termes de constante de Boltzmann, qui relie la quantité d’énergie thermodynamique dans une substance à sa température. Lorsque le si révisé a été approuvé en novembre 2018, la nouvelle définition est devenue:
le kelvin, symbole K, est l’unité SI de température thermodynamique; sa magnitude est définie en fixant la valeur numérique de la constante de Boltzmann à exactement 1,380649 × 10-23…J K-1.
Si cela semble être une bouchée, vous ne vous tromperiez pas!, Pour mieux comprendre le contexte et l’importance de cette redéfinition historique, il est utile d’en apprendre davantage sur le passé, le présent et l’avenir de la mesure de la température.