Links ein Glasthermometer. Die Säule steigt vom absoluten Nullpunkt bis 373 K und sinkt wieder; nahe null blitzt eine blaue Marke auf. Rechts bewegen sich Gasmoleküle in einem Gefäß: blaue langsam, orange schnell. Durch das Gefäß schimmert der Buchstabe K. Unten zeigt die Anzeige 273,16 K — den Tripelpunkt des Wassers. Eine Aufnahmeleuchte blinkt.
Einheitenblatt
SI-BasiseinheitStand 2026-10Kelvin K
SI-Basiseinheit · Größe: thermodynamische Temperatur — ein Maß für die mittlere Bewegungsenergie der Teilchen
Warum es nichts Kälteres als −273,15 °C gibt
Im 18. Jahrhundert bemerkten Physiker: Kühlt man Gas in einem geschlossenen Gefäß ab, sinkt der Druck mit jedem Grad um denselben Anteil. Verlängert man diese Gerade im Diagramm, erhält man den Punkt, an dem der Druck null würde — etwa −273 °C. Kälter geht es nicht: Die Moleküle können nicht weiter langsamer werden.
Die Kelvin-Skala beginnt an diesem Punkt — dem absoluten Nullpunkt. Ihre Teilung ist dieselbe wie bei der Celsius-Skala, daher sind 0 °C gleich 273,15 K, und Wasser siedet bei Normaldruck bei etwa 373,12 K. Negative Kelvin gibt es im gewöhnlichen Sinn nicht.
Seit 2019 ist das Kelvin über die Boltzmann-Konstante k = 1,380 649·10⁻²³ J/K definiert. Sie verknüpft Temperatur mit Energie. Bei der Temperatur T trägt jedes Gasmolekül im Mittel die kinetische Energie 3/2·k·T. Ein Thermometer misst im Grunde genau diese.
Das Zeichen des Kelvin ist ein großes K ohne Gradzeichen: „300 K“, nicht „300 °K“. Die Größe schreibt man mit großem T. Die Einheit ist nach Lord Kelvin benannt; im Deutschen wird ihr Name als Substantiv großgeschrieben. Kleines k ist die Boltzmann-Konstante und der Vorsatz Kilo.
Kelvin und Grad Celsius sind gleich groß, haben aber verschiedene Nullpunkte. 20 °C sind 293,15 K. Ein Temperaturunterschied ist in beiden Einheiten gleich: um 5 °C wärmer heißt um 5 K wärmer. Auch nicht mit Wärme verwechseln: Temperatur ist keine Energie, sondern ein Maß für ihren mittleren Anteil je Teilchen.
01 · Definition
Teilchenenergie · Gas · GlühenMoleküle fliegen im Gas umher, drängeln sich in Flüssigkeiten und zittern im Festkörper auf der Stelle. Je schneller sie sich bewegen, desto höher die Temperatur. Die Temperatur in Kelvin ist direkt proportional zur mittleren kinetischen Energie dieser Bewegung: doppelt so viele Kelvin, doppelt so viel Energie.
Deshalb wachsen Druck und Volumen eines Gases direkt mit der Temperatur in Kelvin, nicht in Grad Celsius. Erwärmt man die Luft im Reifen von 0 auf 27 °C, ist das nicht „unendlich mehr“, sondern von 273 auf 300 K: Der Druck steigt um etwa 10 %.
Ein heißer Körper glüht. Je höher die Temperatur, desto kürzer die Wellenlänge, auf die das meiste Licht fällt. Glut leuchtet bei 1000 K dunkelrot, ein Glühdraht bei 2700 K gelbweiß, die Sonnenoberfläche bei 5772 K weiß. An der Farbe des Glühens misst man Temperatur, ohne den Körper zu berühren.
Was sich ändert, wenn die Kelvin steigen
Mit dem Regler stellen Sie die Temperatur von 1 bis 6000 K ein. Im Gefäß links bewegen sich Gasmoleküle: Ihre mittlere Geschwindigkeit wächst mit der Wurzel der Temperatur, der Druck auf die Wände direkt mit ihr. Die Farbe eines Moleküls zeigt seine Geschwindigkeit: blau langsam, orange schnell. Rechts eine Wolframkugel: Mit steigender Temperatur beginnt sie zu glühen, erst dunkelrot, dann gelb und weiß. Wählen Sie das Gas — Helium, Stickstoff oder Xenon: Bei gleicher Temperatur bewegen sich leichte Moleküle schneller. Unten gibt es drei Ansichten. „Druck“ ist die Gerade p über T und der Punkt des absoluten Nullpunkts. „Geschwindigkeiten“ ist die Verteilung der Moleküle nach Geschwindigkeit. „Glühen“ ist das Spektrum eines heißen Körpers und sein Maximum.
Jeder Schritt Richtung null ist schwerer als der vorige
Um einen Körper abzukühlen, muss man ihm mit etwas noch Kälterem Wärme entziehen. Je näher an null, desto weniger Wärme bleibt und desto schwerer lässt sie sich entziehen. Laser und Magnetfallen kühlen Atomwolken auf Milliardstel Kelvin, doch null selbst bleibt eine Grenze, der man sich nur nähern kann.
02 · Umrechnung
Skalen · Energie · FixpunkteVon Kelvin in Grad und in Energie
Geben Sie eine Temperatur in einer beliebigen Skala ein. Der erste Reiter rechnet sie in Kelvin sowie Grad Celsius, Fahrenheit und Rankine um. Der zweite zeigt die Energie eines Teilchens und die Glühfarbe. Der dritte die Fixpunkte der ITS-90.
| {k} | {v} | {note} |
Temperaturen im Universum unterscheiden sich um fast das 10¹⁷-Fache. Die kältesten Atomwolken in Laboren wurden auf einige hundert Pikokelvin gekühlt, der Sonnenkern ist heißer als 15 Millionen Kelvin. Der Mensch lebt in einem schmalen Band um 300 K, in dem Wasser flüssig sein kann.
04 · Messgeräte
Zelle · Gasthermometer · Pyrometer · akustischTemperatur prüft man an Punkten, an denen sich ein Stoff verändert
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05 · Schreibregeln
K ohne Grad · °C mit GradK schreibt man ohne Gradzeichen
Das Kelvin schreibt man als großes K mit Leerzeichen nach der Zahl und ohne „°“. Grad Celsius schreibt man „°C“, ebenfalls mit Leerzeichen. Temperaturdifferenzen kann man in Kelvin oder in Grad Celsius angeben — die Zahlen sind gleich.
Seit 1967 ist das Kelvin kein Grad, und vor K steht kein „°“. Ohne „°“ ist ein großes C das Coulomb. Vorsatz und Zeichen schreibt man in lateinischen Buchstaben mit richtiger Groß-/Kleinschreibung: mK, nicht mk. Die Boltzmann-Konstante hat die Einheit J/K. „Grad Kelvin“ ist eine veraltete Bezeichnung.
06 · Benachbarte Einheiten
ThermodynamikGleicher Schritt, Nullpunkt um 273,15 verschoben.
Jk·T — Energie pro Teilchen.
molR = N_A·k verbindet Gas und Temperatur.
07 · Historischer Teil
Archiv · von Charles’ Gas bis zur Boltzmann-KonstanteWie man den Nullpunkt fand, den man nicht erreichen kann
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Der Wasserpunkt wurde zum Messwert
Von 1954 bis 2019 war das Kelvin so definiert: Der Tripelpunkt des Wassers liegt bei genau 273,16 K. An diesem Punkt existieren Eis, flüssiges Wasser und Dampf gemeinsam. Man stellt ihn in einer Glaszelle mit sehr reinem Wasser dar, und jedes Land hatte seinen eigenen Satz solcher Zellen.
Doch Wasser erwies sich als launisches Normal: Die Temperatur des Tripelpunkts hängt von den Isotopen von Wasserstoff und Sauerstoff darin ab. Deshalb wurde das Kelvin 2019 vom Wasser gelöst und über die Boltzmann-Konstante festgelegt. Nun sind 273,16 K ein Messwert mit einer Unsicherheit von etwa 0,1 mK.
Für gewöhnliche Thermometer hat sich nichts geändert. Rechts zwei Stufen derselben Skala: Früher war Wasser ihr Anker, heute ist es die Energie eines Teilchens, und Wasser wurde zu einem der Fixpunkte.
Größenkatalog
Temperatur und Wärme · 12 Einheitenblätter
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