Кельвин

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Термометр со шкалами, градуированными в градусах Цельсия (левая шкала) и кельвинах (правая шкала).

Ке́львин (обозначение: K) — единица термодинамической температуры в Международной системе единиц (СИ), одна из семи основных единиц СИ. Предложена в 1848 году. Один кельвин равен 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды[1]. Начало шкалы (0 К) совпадает с абсолютным нулём.

Пересчёт в градусы Цельсия: °С = K−273,15 (температура тройной точки воды — 0,01 °C).

Единица названа в честь английского физика Уильяма Томсона, которому было пожаловано звание лорд Кельвин Ларгский из Айршира. В свою очередь, это звание пошло от реки Кельвин (River Kelvin), протекающей через территорию университета в Глазго.

До 1968 года кельвин официально именовался градусом Кельвина.

История[править | править вики-текст]

1848[править | править вики-текст]

Уильям Томсон (лорд Кельвин)

Уильям Томсон в своей работе «Об абсолютной термометрической шкале» («On an Absolute Thermometric Scale») пишет о необходимости шкалы, нулевая точка которой будет соответствовать предельной степени холода (абсолютному нулю), а ценой деления будет градус Цельсия[2]. Эта абсолютная шкала на сегодняшний день известна как термодинамическая шкала Кельвина. Значение «минус 273» было получено как обратное от 0,00366 — коэффициента расширения газа на градус Цельсия, что точно соответствует текущему принятому значению.

1954[править | править вики-текст]

Третья резолюция Х Генеральной конференции по мерам и весам (ГКМВ) дала шкале Кельвина современное определение, взяв температуру тройной точки воды в качестве второй опорной точки и приняв, что её значение составляет ровно 273,16 кельвина[3].

1967/1968[править | править вики-текст]

В соответствии с третьей резолюцией XIII Генеральной конференции по мерам и весам единица измерения термодинамической шкалы была переименована в «кельвин», а обозначением стал «К» (ранее единица называлась «градус Кельвина», её обозначением был «°K»). Кроме того величина единицы была определена более явно — как равная 1/273,16[4].

2005[править | править вики-текст]

В обязательном Техническом приложении к тексту Международной температурной шкалы МТШ‑90 Консультативный комитет по термометрии установил требования к изотопному составу воды при реализации температуры тройной точки воды[5]. Международный комитет мер и весов подтвердил, что определение кельвина относится к воде, чей изотопный состав определён следующими соотношениями:

  • 0,000 155 76 моля 2H на один моль 1Н
  • 0,000 379 9 моля 17О на один моль 16О
  • 0,002 005 2 моля 18О на один моль 16О[6].

Предполагаемое переопределение[править | править вики-текст]

Недостатком современного определения кельвина является то, что при практической реализации величина кельвина оказывается зависящей от чистоты и изотопного состава используемой воды. Исходя из стремления устранить этот недостаток, XXIV Генеральная конференция по мерам и весам, состоявшаяся 17—21 октября 2011 года, приняла резолюцию[7], в которой, в частности, предложено в будущей ревизии Международной системы единиц переопределить кельвин, связав его величину со значением постоянной Больцмана. При этом предполагается, что значение постоянной Больцмана будет зафиксировано, то есть будет считаться определённым точно. В связи с этим в резолюции XXIV ГКМВ по поводу кельвина сформулировано[7]:

Кельвин останется единицей термодинамической температуры; но его величина будет устанавливаться фиксацией численного значения постоянной Больцмана равным в точности 1,380 6X·10−23, когда она выражена единицей СИ м−2·кг·с−2·К−1, что эквивалентно Дж·К−1.

Таким образом, будет выполняться точное равенство k=1,380 6X·10−23 Дж/К[8]. Следствием этого явится то, что кельвин станет равным изменению температуры, которое приводит к изменению энергии, приходящейся на одну степень свободы kT, то есть к 1,380 6X·10−23 Дж.

В своей резолюции XXIV Генеральная конференция по мерам и весам отметила также, что непосредственно после предполагаемого переопределения кельвина температура тройной точки воды останется равной 273,16 К, но при этом её значение приобретёт погрешность и в дальнейшем будет определяться экспериментально[7].

Кратные и дольные единицы[править | править вики-текст]

В соответствии с полным официальным описанием СИ, содержащемся в действующей редакции Брошюры СИ (фр. Brochure SI, англ. The SI Brochure), опубликованной Международным бюро мер и весов (МБМВ), десятичные кратные и дольные единицы кельвина образуются с помощью стандартных приставок СИ[9]. «Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации», принятое Правительством Российской Федерации, предусматривает использование в РФ тех же приставок[10].

Кратные Дольные
величина название обозначение величина название обозначение
101 К декакельвин даК daK 10−1 К децикельвин дК dK
102 К гектокельвин гК hK 10−2 К сантикельвин сК cK
103 К килокельвин кК kK 10−3 К милликельвин мК mK
106 К мегакельвин МК MK 10−6 К микрокельвин мкК µK
109 К гигакельвин ГК GK 10−9 К нанокельвин нК nK
1012 К теракельвин ТК TK 10−12 К пикокельвин пК pK
1015 К петакельвин ПК PK 10−15 К фемтокельвин фК fK
1018 К эксакельвин ЭК EK 10−18 К аттокельвин аК aK
1021 К зеттакельвин ЗК ZK 10−21 К зептокельвин зК zK
1024 К иоттакельвин ИК YK 10−24 К иоктокельвин иК yK
     применять не рекомендуется

Диаграмма перевода температур[править | править вики-текст]

Юникод[править | править вики-текст]

Символ кельвина в Юникоде находится в диапазоне «буквоподобных символов» и кодируется как U+212A K KELVIN SIGN (HTML-символ — K).

Примечания[править | править вики-текст]

  1. ГОСТ 8.417-2002. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин.
  2. Thomson, William (October 1848). «On an Absolute Thermometric Scale». Philosophical Magazine. Проверено 2013-01-01.
  3. Resolution 3: Definition of the thermodynamic temperature scale. Resolutions of the 10th CGPM. Bureau International des Poids et Mesures (1954). Проверено 6 февраля 2008. Архивировано из первоисточника 10 января 2013.
  4. Unit of thermodynamic temperature (kelvin) (англ.). SI Brochure: The International System of Units (SI). BIPM. Проверено 17 октября 2014.
  5. Уточнение определения кельвина
  6. The International System of Units (SI) / Bureau International des Poids et Mesures. — Paris, 2006. — P. 170. — 180 p. — ISBN 92-822-2213-6. (англ.)
  7. 1 2 3 On the possible future revision of the International System of Units, the SI (англ.) Резолюция XXIV Генеральной конференции по мерам и весам (2011)
  8. Здесь Х заменяет одну или более значащих цифр, которые будут определены в окончательном релизе на основании наиболее точных рекомендаций CODATA
  9. SI brochure Официальное описание СИ на сайте Международного бюро мер и весов
  10. Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации

Ссылки[править | править вики-текст]