Кельвин

Файл:CelsiusKelvinThermometer.jpg

Битермометр со шкалами, градуированными в градусах Цельсия (левая шкала) и кельвинах (правая шкала)

Ке́львин (русское обозначение: К; международное: K) — единица термодинамической температуры в Международной системе единиц (СИ), одна из семи основных единиц СИ. Предложена в 1848 году. Определяется через значение постоянной Больцмана: Шаблон:Val. Шаблон:Нет АИ 2 определялся как 1 / 273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды<ref name="ГОСТ">Шаблон:Cite web</ref>. Начало шкалы совпадает с абсолютным нулём (0 К по шкале).

Пересчёт в градусы Цельсия:

<math>t_\text{C} = t_\text{K} - 273{,}15</math> (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, протекающей через территорию университета Глазго.

До 1968 года кельвин официально именовался градусом Кельвина<ref>Шаблон:Cite web</ref>.

История

1848

Файл:Lord Kelvin photograph.jpg

Уильям Томсон (лорд Кельвин)

Уильям Томсон, будущий лорд Кельвин, в своей работе «Об абсолютной термометрической шкале» (англ. Шаблон:Lang-en2) пишет о необходимости шкалы, нулевая точка которой будет соответствовать предельной степени холода (абсолютному нулю), а ценой деления будет градус Цельсия<ref name=lordkelvin>Шаблон:Статья</ref>. 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.

1954

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 («градуса Кельвина» в терминологии того времени)<ref name=res310>Шаблон:Cite web</ref>.

1967/1968

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 тройной точки воды<ref>Шаблон:Cite web</ref>.

2005

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<ref>Шаблон:Cite web</ref>. Международный комитет мер и весов подтвердил, что определение кельвина относится к воде, изотопный состав которой определён следующими соотношениями<ref>Шаблон:Книга</ref>:

• 0,000 155 760 моля ²H на один моль ¹Н,
• 0,000 379 900 моля ¹⁷О на один моль ¹⁶О,
• 0,002 005 200 моля ¹⁸О на один моль ¹⁶О.

2018

На 26-й генеральной конференции по мерам и весам была принята резолюция о значительном переопределении основных единиц СИ, которое, в частности включало в себя переопределение кельвина через значение постоянной Больцмана, которая равна 1,380649 × 10⁻²³ Дж / К.

Произошедшее переопределение

Шаблон:Main Недостатком старого определения кельвина являлось то, что при практической реализации величина кельвина оказывалась зависящей от чистоты и изотопного состава используемой воды. Исходя из стремления устранить этот недостаток, XXIV ГКМВ, состоявшаяся 17—21 октября 2011 года, приняла резолюцию<ref name="Res">On the possible future revision of the International System of Units, the SI Шаблон:WaybackШаблон:Ref Резолюция XXIV Генеральной конференции по мерам и весам (2011)</ref>, в которой, в частности, было предложено в будущей ревизии Международной системы единиц переопределить кельвин, связав его величину со значением постоянной Больцмана. При этом предполагалось, что значение постоянной Больцмана будет зафиксировано, то есть будет считаться определённым точно. В связи с этим в резолюции XXIV ГКМВ по поводу кельвина сформулировано<ref name="Res"/>: {{#ifexpr: 0 mod 2 = 0 and 0 != 4 and 0 != 104 |

}}{{#if: |

:

}}

{{#ifexpr: 0 mod 2 = 0 and 0 != 4 and 0 != 104 |

}}Кельвин останется единицей термодинамической температуры; но его величина будет устанавливаться фиксацией численного значения постоянной Больцмана равным в точности 1,380 6XШаблон:E, когда она выражена единицей СИ м²·кг·с⁻²·К⁻¹, что эквивалентно Дж·К⁻¹.{{#if:

|

—

}}

Таким образом, стало выполняться точное равенство Шаблон:Math = 1,380 6XШаблон:E Дж/К<ref>Здесь Х заменяет одну или более значащих цифр, которые были определены в окончательной редакции на основании наиболее точных рекомендаций CODATA.</ref>. Следствием этого явилось то, что кельвин стал равным изменению температуры, которое приводит к изменению энергии kT/2, приходящейся на одну степень свободы, на k/2, то есть на (1 / 2) × 1,380 6XШаблон:E Дж.

В своей резолюции XXIV ГКМВ отметила также, что непосредственно после переопределения кельвина температура тройной точки воды останется равной 273,16 К, но при этом её значение приобретёт погрешность и в дальнейшем будет определяться экспериментально<ref name="Res"/>.

XXV ГКМВ, состоявшаяся в 2014 году, приняла решение продолжить работу по подготовке новой ревизии СИ, включающей переопределение кельвина, и наметила закончить эту работу к 2018 году с тем, чтобы заменить существующую редакцию Международной системы единиц (СИ) обновлённым вариантом на XXVI ГКМВ в том же году<ref>Шаблон:Cite web</ref>.

Кратные и дольные единицы

В соответствии с полным официальным описанием СИ, содержащемся в действующей редакции Брошюры СИ (фр. Brochure SI, англ. Шаблон:Lang-en2), опубликованной Международным бюро мер и весов (МБМВ), десятичные кратные и дольные единицы кельвина образуются с помощью стандартных приставок СИ<ref>SI brochure Шаблон:Wayback Официальное описание СИ на сайте Международного бюро мер и весов</ref>. «Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации», принятое Правительством Российской Федерации, предусматривает использование в РФ тех же приставок, но переведённых на русский язык<ref>Шаблон:Cite web</ref>.

Кратные				Дольные
величина	название	обозначение		величина	название	обозначение
101 К	10−1 К
102 К	10−2 К
103 К	10−3 К
106 К	10−6 К
109 К	10−9 К
1012 К	10−12 К
1015 К	10−15 К
1018 К	10−18 К
1021 К	10−21 К
1024 К	10−24 К
1027 К	10−27 К
1030 К	10−30 К Шаблон:Кратные и дольные единицы/Единица {{ #ifexpr: 3 > 3 or 30 < 30 or 3 > 3 or 30 < 30 | Шаблон:Кратные и дольные единицы/Легенда | Шаблон:Кратные и дольные единицы/Легенда }}

Цветовая температура

Кельвин также применяется для измерения цветовой температуры, характеризующей распределение интенсивности излучения источника света как функции длины волны в оптическом диапазоне. Цветовая температура определяется как температура абсолютно чёрного тела, при которой оно испускает излучение того же цветового тона, что и рассматриваемое излучение<ref name="ФЭ">Шаблон:Книга:Физическая энциклопедия</ref>.

Примеры цветовой температуры различных источников света:

• 1500—2000 К — свет пламени свечи;
• 2800 К — лампа накаливания 100 Вт (вакуумная лампа);
• 3400 К — солнце у горизонта;
• 3500 К — люминесцентная лампа белого света;
• 6500 К — стандартный источник дневного белого света, близкий к полуденному солнечному свету;
• 9500 К — синее безоблачное небо на северной стороне перед восходом Солнца;
• 20000 К — синее небо в полярных широтах.

Юникод

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

Ссылки

• Шаблон:Cite web
• Шаблон:Статья
• Convert different temperature units (Celsius, Fahrenheit, Rankine, Réaumur, kelvin)