Kelvin: Introduksjon
En trippel-punkt celle.
Temperatur er en av de viktigste og mest utbredte målinger i menneskers liv. For århundrer, har vi kontinuerlig forbedret på systemer, teknologier, metoder og enheter som brukes til å kvantifisere og uttrykke det. Nå, den neste fasen av den prosessen som har funnet sted. Den kelvin (K) — SI-enhet for temperatur — nå har en radikalt ny definisjon.,
I det daglige liv, Kelvin temperatur skala — oppkalt etter den berømte Britiske fysikeren Lord Kelvin (1824-1907) — sjelden gjør en opptreden. Folk er mer kjent med Fahrenheit og Celsius skalaer som er brukt for de fleste praktiske temperatur målinger, for eksempel i værmeldingene, matlaging, industri, etc. Historisk sett, begge skalaer sentrum rundt definerte punkter som smeltepunktet for is og temperaturen i kroppen eller kokepunktet for vann.
The kelvin enhet er ikke uttrykt i grader som Celsius eller Fahrenheit er., Det brukes av seg selv for å beskrive temperatur. For eksempel, «kvikksølv mister all elektrisk motstand ved en temperatur på 4,2 kelvins.»
En endring av én kelvin er den samme mengde av temperaturen endres som én grad Celsius, men Kelvin-skalaen er «absolutte» i den forstand at den starter i det absolutte nullpunkt, eller hva Kelvin og andre forskere som heter «infinite kaldt.»(0 K = -273.15 grader C = -459.67 grader F. Rommet har en temperatur på ca 70 grader F, 21 grader C eller 294 K.,)
konseptet for et absolutte temperaturskalaen er kraftig; det er annerledes enn bare relativ temperatur, i hvilke objekter som er snakket om å bli varmere eller kaldere enn noe annet. Absolutt, termodynamisk temperatur på et objekt gir informasjon om hvor mye gjennomsnittlig energi i bevegelse (kinetisk energi) atomer og molekyler har.
En viktig side: i Henhold til klassisk, fra det 19. århundre fysikk, bevegelse helt stopp på absolutt null., Men ifølge kvanteteorien introdusert i det 20. århundre, saken har tilfeldig bevegelse i det absolutte nullpunkt, kalt «null-punkt-motion,» takket være et kvantesprang konsept kjent som Heisenberg usikkerhet prinsippet, som sier at posisjon og momentum av et objekt kan ikke være kjent med fullstendig sikkerhet på samme tid. Det er null-punktet bevegelse er ikke vurdert varme-drevet (termisk) bevegelse og dermed er ikke en del av definisjonen av termodynamiske, eller absolutt temperatur. I absolutte nullpunkt den eneste bevegelse som eksisterer er quantum-mekanisk null-punkt-bevegelse.,
The Kelvin-skalaen er brukt mye i vitenskap, spesielt innen naturvitenskap. I hverdagen, er det oftest oppstått som «fargetemperatur» av en lampe. En gammeldags lyspære, som setter ut gulaktig lys, har en fargetemperatur på rundt 3000 K. sagt på en annen måte, dette betyr at gulaktig spektrum ligner hva en varm gjenstand på en 3000 K temperatur naturlig ville stråle., En lampe med en fargetemperatur på 5000 K til 5600 K, som inneholder mer blått lys, er vanligvis merket med «dagslys» eller «hele spekteret» fordi temperaturen på overflaten av solen er i ferd med 5,800 K. Mange nylig tilgjengelig LED-lys faller innenfor dette området eller gå enda høyere.
I 1954, kelvin ble definert som lik brøkdel 1⁄273.16 av den termodynamiske temperatur triple poeng av vann—det punktet som vann, is og vanndamp co-eksistere i likevekt., Som er en verdifull felles referanse fordi, for en presis formulering av vann ved et bestemt trykk, triple point alltid oppstår på nøyaktig samme temperatur: 273.16 K.
Ekstrapolere fra vannet trippel-punkt temperatur til svært høye eller lave temperaturer er problematisk, så av internasjonal avtale, 21 andre avgjørende poeng er angitt, alt fra frysepunkt av helium til frysepunktet, av kobber.,
Imidlertid kelvin har blitt omdefinert i form av Boltzmann konstant, som gjelder mengden av termodynamiske energi i et stoff til sin temperatur. Når den reviderte SI ble godkjent i November 2018, den nye definisjonen ble:
The kelvin, symbol K, er SI-enhet for termodynamisk temperatur; dens omfang er satt ved å feste den numeriske verdien av Boltzmann konstant være lik nøyaktig 1.380649 × kunne 10-23…J K-1.
Hvis det virker som en munnfull, du ville ikke være feil!, For å best forstå sammenhengen og betydningen av denne historiske redefinering, er det nyttig å lære mer om fortiden, nåtiden og fremtiden til å måle temperatur.