Kelvin: Introduction (Magyar)
a triple-point cella.
a hőmérséklet az emberi élet egyik legfontosabb és mindenütt jelenlévő mérése. Évszázadokon át folyamatosan fejlesztettük azokat a rendszereket, technológiákat, módszereket és egységeket, amelyeket annak számszerűsítésére és kifejezésére használtunk. Most, a folyamat következő szakasza megtörtént. A kelvin (K) — az SI hőmérsékleti egység-most radikálisan új meghatározással rendelkezik.,
a mindennapi életben a Kelvin hőmérsékleti skála — amelyet az ünnepelt brit fizikus, Lord Kelvin (1824-1907) neveztek el — ritkán jelenik meg. Az emberek jobban ismerik a Fahrenheit és Celsius skálákat, amelyeket a legtöbb gyakorlati hőmérsékleti méréshez használnak, például az időjárás-előrejelzésben, az élelmiszer-előkészítésben, a gyártásban stb. Történelmileg mindkét mérleg olyan meghatározott pontok körül helyezkedik el, mint a jég olvadáspontja, az emberi test hőmérséklete vagy a víz forráspontja.
a kelvin egység nem kifejezett fok, mint Celsius vagy Fahrenheit vannak., Ezt önmagában használják a hőmérséklet leírására. Például: “a higany elveszíti az összes elektromos ellenállást 4,2 Kelvin hőmérsékleten.”
az egyik kelvin változása ugyanannyi hőmérsékletváltozás, mint egy Celsius fok, de a Kelvin-skála “abszolút” abban az értelemben, hogy abszolút nullával kezdődik, vagy amit Kelvin és más tudósok “végtelen hidegnek” neveznek.”(0 k = -273,15 fok c = -459,67 fok F. a szobahőmérséklet körülbelül 70 fok F, 21 fok C vagy 294 K.,)
az abszolút hőmérsékleti skála fogalma erőteljes; más, mint egyszerűen a relatív hőmérséklet, amelyben az objektumok melegebb vagy hidegebb, mint valami más. Az objektum abszolút, termodinamikai hőmérséklete információt nyújt arról, hogy atomjai és molekulái mennyi átlagos mozgási energiával (kinetikus energiával) rendelkeznek.
fontos félre: a klasszikus, 19. századi fizika szerint a mozgás teljesen megáll abszolút nullán., De a 20. században bevezetett kvantumelmélet szerint az anyagnak véletlenszerű mozgása van abszolút nullán, úgynevezett “nulla pontú mozgás”, a Heisenberg bizonytalansági elv néven ismert kvantumfogalomnak köszönhetően, amely azt diktálja, hogy egy tárgy helyzetét és lendületét nem lehet teljes bizonyossággal egyszerre ismerni. A zérópontos mozgás nem tekinthető hővezérelt (termikus) mozgásnak, így nem része a termodinamikai vagy abszolút hőmérséklet meghatározásának. Abszolút nullánál az egyetlen létező mozgás a kvantum-mechanikus nulla-pont mozgás.,
a Kelvin-skálát széles körben használják a tudományban, különösen a fizikai tudományokban. A mindennapi életben leggyakrabban a lámpa “színhőmérsékletének” tekintik. Egy régimódi izzólámpa, amely sárgás fényt bocsát ki, színhőmérséklete körülbelül 3000 K. másképpen fogalmazva, ez azt jelenti, hogy sárgás spektruma nagyon hasonlít arra, amit egy forró tárgy 3000 K hőmérsékleten természetesen sugároz., Egy lámpa szín hőmérséklet 5000 K, hogy 5,600 K, amely több kék fény, általában jelölt “nappali” vagy “teljes spektrumú”, mert a hőmérséklet a nap felszíne körülbelül 5,800 K. Sok újonnan rendelkezésre álló LED világítás esik ezen a tartományon belül, vagy még magasabb.
1954—ben a Kelvint úgy határozták meg, hogy egyenlő a hármas vízpont termodinamikai hőmérsékletének 1⁄273.16 frakciójával-azzal a ponttal, amelyen a víz, a jég és a vízgőz egyensúlyban együtt létezik., Ez egy értékes közös referencia, mert egy pontos megfogalmazása a víz egy bizonyos nyomás, a hármas pont mindig akkor jelentkezik, pontosan ugyanaz a hőmérséklet: 273.16 K.
ezek Alapján a víz hármas-pont hőmérséklete nagyon magas, vagy nagyon alacsony hőmérséklet problematikus; szóval, a nemzetközi megállapodás, 21 másik meghatározó pontokat meghatározott, kezdve a fagyáspont a hélium, hogy a fagyáspont a réz.,
a Kelvint azonban a Boltzmann-állandó tekintetében újradefiniálták, amely az anyag termodinamikai energiájának mennyiségét a hőmérsékletéhez viszonyítja. Amikor a felülvizsgált SI-t 2018 novemberében jóváhagyták, az új meghatározás a következő lett:
a kelvin, a K szimbólum a termodinamikai hőmérséklet SI egysége; nagyságát a Boltzmann-állandó numerikus értékének pontosan 1, 380649 × 10-23-ra történő rögzítésével határozzák meg…J K-1.
Ha ez úgy tűnik, mint egy falat, akkor nem lenne baj!, Ahhoz, hogy jobban megértsük ennek a történelmi újradefiniálásnak a kontextusát és jelentőségét, hasznos többet megtudni a hőmérséklet mérésének múltjáról, jelenéről és jövőjéről.