Келвин

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
Емблема за пояснителна страница Вижте пояснителната страница за други значения на Келвин.

Келвин
Kelvin Temperature Chart.svg

Температурна скала в келвини
(за различни източници на светлина)
Основни характеристики
Стандарт основна SI единица
Физична величина Температура
Символ K
Изразена в 1 K = 1 °C = 1,8 °F = 1,8 °R

Келвинът (символ: K) е единицата за температура в Международната система единици (SI) и е една от седемте основни единици от SI. Тя се определя чрез два факта: нула келвина е абсолютната нула (при която движението на молекулите достига своя минимум), и един келвин е 1/273,16 част от т. нар. термодинамична температура на тройната точка на водата. Температурната скала на Целзий се определя в келвини, като 0 °C съответстват на 273,15 келвина, което е точката на топене на леда при нормални условия.

За разлика от деленията на скалите на Фаренхайт и Целзий, келвините не се наричат „градуси“ и не се изписват със символа за градус - правилното изписване е 200 K, а не 200 °K. Келвините и градусите Целзий често се използват съвместно, тъй като имат един и същ интервал - температурна разлика от 1 K се равнява на температурна разлика от 1 °C.

Келвинът е наречен на името на британския физик и инженер Уилям Томсън (лорд Келвин) (1824-1907), който говори за нуждата от създаването на „абсолютна термометрична скала“.

История[редактиране | edit source]

1848
Уилям Томсън публикува „За една абсолютна термометрична скала“ („On an Absolute Thermometric Scale“), в която говори за нуждата от температурна скала, в която „безкрайно студеното“ (абсолютната нула) да бъде началната точка и която използва градуса Целзий като единица на нарастване. С използваните по това време въздушни термометри той определя абсолютната нула като равна на −273 °C.[1] Тази абсолютна скала днес е известна като Келвинова термодинамична температурна скала. Определената от него стойност от -273 е реципрочната стойност на 0,00366, приетият коефициент на разширение на газовете за градус Целзий спрямо точката на замръзване, и се доближава значително до съвременната стойност на абсолютната нула.
1954
Решение 3 на 10-та Генерална конференция по мерки и теглилки дава съвременната дефиниция на Келвиновата скала, определяйки тройната точка на водата за втора дефинираща точка, съответстваща на точно 273,16 келвина.[2]
1967/1968
Решение 3 на 13-та Генерална конференция по мерки и теглилки преименува единицата на нарастване на термодинамичната температура на „келвин“ със съответния символ „K“, заменяйки дотогавашните „абсолютен градус“ и „°K“.[3] Освен това, смятайки за полезно да дефинира по-експлицитно размера на единицата на нарастване, 13-та Генерална конференция в своето Решение 4 установява, че „келвинът, единицата за термодинамична температура, е равна на 1/273,16 част от термодинамичната температура на тройната точка на водата“.[4]
2005
Международният комитет по мерки и теглилки, орган на Генералната конференция по мерки и теглилки, потвърждава, че за целите на определянето на температурата на тройната точка на водата в дефиницията на Келвиновата термодинамична температурна скала следва да се използва вода с точно определен изотопен състав - виенска стандартна средна океанска вода.[5]

Правописни правила[редактиране | edit source]

CelsiusKelvinThermometer.jpg

Думата келвин в качеството ѝ на единица от SI трябва да се пише с малка буква к (освен когато е първа дума в изречението) и никога не бива да се предхожда от думите градус или градуси, нито пък от символа °, за разлика от Целзий или Фаренхайт. Това е така, тъй като последните са скали за измерване, докато келвинът е единица за измерване. Множественото число на български се образува чрез прибавяне на и: келвини. Когато келвинът е бил въведен през 1954 (10-та Генерална конференция по мерки и теглилки (Conférence Générale des Poids et Mesures (CGPM), Резолюция 3, CR 79), казвало се е "градус Келвин" и се е пишело °K, но "градус " е отпаднало през 1967 (13-та CGPM, Резолюция 3, CR 104).

Трябва да се отбележи също, че символът за келвин е винаги главната буква К, която при това никога не се пише с курсив. Винаги се оставя интервал между цифрата и К, както е при всички единици от SI. Примери:

Средната температура на повърхността на планетата Венера е 737 K.
Ледът се топи при 273,15 K.

Уточнение на определението[редактиране | edit source]

От определението за келвин се вижда, че единицата за температура зависи от това с каква точност е възпроизведена тройната точка на водата. Изследванията през последните години показват, че върху стабилността на температурата на тройната точка на водата влияе съставът на стъклото на съда, степента на пречистване на водата и изотопният ѝ състав. Изследвания, включващи сравнения на ампули с различен изотопен състав на водата показат, че разминаванията в стойностите на температурите могат да достигнат няколко десети от миликелвина. През юни 2005 г. Консултативният комитет по термометрия (Consultative Committee for Thermometry) при BIMP публикува задължително приложение към текста на келвиновата скала. В приложението се дава определение на тройната точка на водата, включващо изискване към изотопния ѝ състав:

Тройната точка на водата е температурата на равновесие на газообразна, течна и твърда фаза на водата, при условие, че течната фаза на водата има следния изотопен състав:
0,00015576 мола 2Н на един мол 1Н
0,0003799 мола 17О на един мол 16О
0,0020052 мола 18О на един мол 16О"

Това уточнение е намерило място и в Наредба за единиците за измерване, разрешени за използване в Република България.

BIMP има намерение през 2011 г. да промени определението за келвин, за да се избави от трудновъзпроизводимите условия за тройната точка на водата. В новото определение келвинът ще се изразява чрез секундата и стойността на Болцмановата константа.

Коефициенти на преобразуване[редактиране | edit source]

Формули за превръщане на келвинова температура
Превръщане от в Формула
келвини градуси Фаренхайт °F = K × 1,8 − 459,67
градуси Фаренхайт келвини K = (°F + 459,67) / 1,8
келвини градуси Целзий °C = K − 273,15
градуси Целзий келвини K = °C + 273,15
Трябва да се отбележи, че при температурни интервали
1 K = 1 °C и 1 K = 1,8 °F
Conversion calculator for units of temperature

В една термодинамична система средната енергия на частиците е пропорционална на абсолютната температура, като коефициентът на пропорционалност е от порядъка на Болцмановата константа. В резултат на това е възможно да се съпостави температурата на частиците на тяхната енергия, както и обратно:

електронволти към келвини

\mathrm{eV} \times 11\!606,7

келвини към електронволти

\frac{\mathrm{K}}{11\!606,7}

Горните преобразувания са валидни при използване на коефициент, равен на Болцмановата константа. С по-голяма точност те зависят от степените на свобода на частиците. Не трябва да се забравя, че под температура се разбира усреднена мярка, затова начинът, по който се разглежда статистическата система, може да промени стойностите.

Бележки[редактиране | edit source]

  1. Thomson, William. On an Absolute Thermometric Scale. // Philosophical Magazine. October 1848.
  2. Resolution 3: Definition of the thermodynamic temperature scale. // Resolutions of the 10th CGPM. Bureau International des Poids et Mesures, 1954. Посетен на 6 февруари 2008.
  3. Resolution 3: SI unit of thermodynamic temperature (kelvin). // Resolutions of the 13th CGPM. Bureau International des Poids et Mesures, 1967. Посетен на 6 февруари 2008.
  4. Resolution 4: Definition of the SI unit of thermodynamic temperature (kelvin). // Resolutions of the 13th CGPM. Bureau International des Poids et Mesures, 1967. Посетен на 6 февруари 2008.
  5. Unit of thermodynamic temperature (kelvin). // SI Brochure, 8th edition. Bureau International des Poids et Mesures, 1967. с. Section 2.1.1.5. Посетен на 6 февруари 2008.

Външни препратки[редактиране | edit source]