در سمت چپ دماسنجی شیشه‌ای است. ستون از صفر مطلق تا 373 K بالا می‌رود و دوباره پایین می‌آید؛ نزدیک صفر نشانه‌ای آبی چشمک می‌زند. در سمت راست مولکول‌های گاز در ظرفی حرکت می‌کنند: آبی‌ها آهسته، نارنجی‌ها تند. حرف K از میان ظرف پیداست. پایین، نمایشگر 273,16 K را نشان می‌دهد — نقطهٔ سه‌گانهٔ آب. چراغ ضبط چشمک می‌زند.
برگهٔ یکا
یکای پایهٔ SIویرایش 2026-10کلوین K
یکای پایهٔ SI · کمیت: دمای ترمودینامیکی — سنجهٔ میانگین انرژی حرکت ذره‌ها
چرا هیچ چیز از −273,15 °C سردتر نیست
در سدهٔ هجدهم فیزیک‌دانان دیدند که وقتی گاز در ظرفی بسته سرد می‌شود، فشار با هر درجه به یک نسبت کم می‌شود. با امتداد این خط راست روی نمودار، نقطه‌ای را یافتند که فشار در آن صفر می‌شد — حدود −273 °C. سردتر نمی‌شود: مولکول‌ها دیگر جایی برای کندتر شدن ندارند.
مقیاس کلوین از همین نقطه آغاز می‌شود — صفر مطلق. درجه‌بندی‌اش همان درجه‌بندی مقیاس سلسیوس است، پس 0 °C برابر 273,15 K است و آب در فشار عادی در حدود 373,12 K می‌جوشد. کلوین منفی به معنای معمول وجود ندارد.
از 2019 کلوین از راه ثابت بولتزمن k = 1,380 649·10⁻²³ J/K تعریف می‌شود. این ثابت دما را به انرژی پیوند می‌دهد. در دمای T هر مولکول گاز به‌طور میانگین انرژی جنبشی 3/2·k·T دارد. دماسنج در اصل همین را می‌سنجد.
نماد کلوین K بزرگ و بدون نشانهٔ درجه است: «300 K»، نه «300 °K». کمیت با T بزرگ نوشته می‌شود. نام یکا با حروف کوچک نوشته می‌شود — کلوین — گرچه از نام لرد کلوین گرفته شده است. k کوچک ثابت بولتزمن و پیشوند کیلو است.
کلوین و درجهٔ سلسیوس هم‌اندازه‌اند، اما صفرشان فرق دارد. 20 °C برابر 293,15 K است. اختلاف دما در هر دو یکا یکسان است: 5 °C گرم‌تر یعنی 5 K گرم‌تر. آن را با گرما هم اشتباه نگیرید: دما انرژی نیست، بلکه سنجهٔ سهم میانگین آن به ازای هر ذره است.
01 · تعریف
انرژی ذره‌ها · گاز · تابشمولکولها در گاز پرواز می‌کنند، در مایع به هم تنه می‌زنند و در جامد سر جایشان می‌لرزند. هرچه تندتر حرکت کنند، دما بالاتر است. دما به کلوین با میانگین انرژی جنبشی این حرکت متناسب است: دو برابر کلوین، دو برابر انرژی.
از این رو فشار و حجم گاز با دما به کلوین متناسب افزایش می‌یابند، نه با درجهٔ سلسیوس. گرم کردن هوای یک تایر از 0 به 27 °C «بی‌نهایت بیشتر» نیست، بلکه از 273 به 300 K است: فشار حدود 10 % بالا رفت.
جسم داغ می‌درخشد. هرچه دما بالاتر باشد، طول موجی که بیشترین نور را دارد کوتاه‌تر است. اخگر در 1000 K سرخ تیره می‌درخشد، رشتهٔ لامپ در 2700 K سفید مایل به زرد، سطح خورشید در 5772 K سفید. از رنگ تابش، بی آنکه جسم را لمس کنند، دما را می‌سنجند.
وقتی کلوین‌ها بالا می‌روند چه تغییر می‌کند
با لغزنده دما را از 1 تا 6000 K تنظیم کنید. در ظرف سمت چپ مولکول‌های گاز حرکت می‌کنند: سرعت میانگینشان با جذر دما بالا می‌رود و فشار بر دیواره‌ها متناسب با خود دما. رنگ مولکول سرعتش را نشان می‌دهد: آبی کند، نارنجی تند. در سمت راست گویی از تنگستن: با بالا رفتن دما می‌درخشد، نخست سرخ تیره، سپس زرد و سفید. گاز را برگزینید — هلیم، نیتروژن یا زنون: در یک دما مولکول‌های سبک تندتر حرکت می‌کنند. پایین سه نما هست. «فشار» خط راست p بر حسب T و نقطهٔ صفر مطلق است. «سرعت‌ها» توزیع مولکول‌ها بر حسب سرعت است. «تابش» طیف یک جسم داغ و قلهٔ آن است.
هر گام به سوی صفر از گام پیشین دشوارتر است
برای سرد کردن جسم باید با چیزی سردتر از آن گرما گرفت. هرچه به صفر نزدیک‌تر شویم، گرمای کمتری می‌ماند و گرفتنش سخت‌تر می‌شود. لیزرها و تله‌های مغناطیسی ابرهای اتم را تا میلیاردیم کلوین سرد می‌کنند، اما خود صفر مرزی می‌ماند که فقط می‌توان به آن نزدیک شد.
02 · تبدیل
مقیاس‌ها · انرژی · نقطه‌های ثابتاز کلوین به درجه و به انرژی
دمایی را در هر مقیاسی وارد کنید. زبانهٔ نخست آن را به کلوین و درجه‌های سلسیوس، فارنهایت و رانکین برمی‌گرداند. دومی انرژی یک ذره و رنگ تابش را نشان می‌دهد. سومی نقطه‌های ثابت مقیاس ITS-90 را.
| {k} | {v} | {note} |
دماها در کیهان نزدیک به 10¹⁷ برابر با هم فرق دارند. سردترین ابرهای اتمی در آزمایشگاه‌ها تا صدها پیکوکلوین سرد شده‌اند؛ هستهٔ خورشید از 15 میلیون کلوین داغ‌تر است. انسان در نوار باریکی حدود 300 K زندگی می‌کند، جایی که آب می‌تواند مایع باشد.
04 · ابزارهای اندازه‌گیری
سلول · دماسنج گازی · تف‌سنج · آکوستیکدما را در نقطه‌هایی می‌سنجند که ماده در آن‌ها تغییر می‌کند
{title}
{text}
05 · قواعد نگارش
K بی درجه · °C با درجهK بی نشانهٔ درجه نوشته می‌شود
کلوین با K بزرگ، با فاصله پس از عدد و بی «°» نوشته می‌شود. درجهٔ سلسیوس «°C» نوشته می‌شود، آن هم با فاصله. اختلاف دما را می‌توان به کلوین یا درجهٔ سلسیوس داد — عددها یکی‌اند.
از 1967 کلوین درجه نیست و پیش از K «°» نمی‌گذارند. بدون «°»، C بزرگ کولن است. پیشوند و نماد را با حروف لاتین و اندازهٔ درست حروف می‌نویسند: mK، نه mk. یکای ثابت بولتزمن J/K است. نام یکا با حروف کوچک نوشته می‌شود و «درجهٔ کلوین» نامی منسوخ است.
06 · یکاهای همسایه
ترمودینامیکهمان گام، صفر به اندازهٔ 273,15 جابه‌جا شده.
Jk·T — انرژی به ازای هر ذره.
molR = N_A·k گاز و دما را پیوند می‌دهد.
07 · بخش تاریخی
بایگانی · از گاز شارل تا ثابت بولتزمنصفری که نمی‌توان به آن رسید چگونه یافته شد
{title}
{text}
نقطهٔ آب اندازه‌گیری‌شده شد
از 1954 تا 2019 کلوین چنین تعریف می‌شد: نقطهٔ سه‌گانهٔ آب دقیقاً 273,16 K است. در این نقطه یخ، آب مایع و بخار با هم وجود دارند. آن را در سلولی شیشه‌ای با آب بسیار خالص بازسازی می‌کنند و هر کشوری مجموعهٔ سلول‌های خود را داشت.
اما آب استانداردی دمدمی از آب درآمد: دمای نقطهٔ سه‌گانه به ایزوتوپ‌های هیدروژن و اکسیژن درون آن بستگی دارد. از این رو در 2019 کلوین از آب جدا شد و از راه ثابت بولتزمن تثبیت شد. اکنون 273,16 K مقداری اندازه‌گیری‌شده با عدم قطعیت حدود 0,1 mK است.
برای دماسنج‌های معمولی چیزی عوض نشد. در سمت راست دو پلهٔ یک مقیاس: پیش‌تر لنگر آن آب بود، اکنون انرژی ذره، و آب یکی از نقطه‌های ثابت شد.
فهرست کمیت‌ها
دما و گرما · 12 برگه
فهرست · همهٔ کمیت‌ها در یک صفحهآزمایشگاه دمِ ورودی فهرستیک قطره اسید رنگ آب‌میوه را تغییر می‌دهد، نمک شعله را رنگی می‌کند، آب با یک ضربه یخ می‌زند. زیر آن‌ها همهٔ برگه‌های Simetrium، بر پایهٔ رشته و به ترتیب الفبا.باز کردن فهرست ←
