Vasemmalla on lasinen lämpömittari. Pylväs nousee absoluuttisesta nollapisteestä 373 K:iin ja laskee taas; nollan lähellä välähtää sininen merkki. Oikealla astiassa liikkuvat kaasumolekyylit: siniset hitaasti, oranssit nopeasti. Astian läpi kuultaa kirjain K. Alhaalla näytössä on 273,16 K — veden kolmoispiste. Tallennusvalo vilkkuu.
Yksikkösivu
SI-perusyksikköversio 2026-10Kelvin K
SI-perusyksikkö · suure: termodynaaminen lämpötila — hiukkasten liikkeen keskimääräisen energian mitta
Miksi mikään ei ole kylmempää kuin −273,15 °C
1700-luvulla fyysikot huomasivat, että kun suljetun astian kaasua jäähdytetään, paine laskee joka asteella saman osuuden. Jatkamalla tätä suoraa kuvaajassa he löysivät pisteen, jossa paine olisi nolla — noin −273 °C. Kylmemmäksi ei voi mennä: molekyylit eivät voi enää hidastua.
Kelvin-asteikko alkaa tästä pisteestä — absoluuttisesta nollapisteestä. Sen jaotus on sama kuin celsiusasteikon, joten 0 °C on 273,15 K, ja vesi kiehuu normaalipaineessa noin 373,12 K:ssa. Negatiivisia kelvinejä ei tavallisessa mielessä ole.
Vuodesta 2019 kelvin on määritelty Boltzmannin vakion k = 1,380 649·10⁻²³ J/K kautta. Se yhdistää lämpötilan energiaan. Lämpötilassa T jokainen kaasumolekyyli kantaa keskimäärin liike-energian 3/2·k·T. Lämpömittari mittaa pohjimmiltaan juuri sitä.
Kelvinin tunnus on iso K ilman asteen merkkiä: ”300 K”, ei ”300 °K”. Suure kirjoitetaan isolla T:llä. Yksikön nimi kirjoitetaan pienellä — kelvin — vaikka se on nimetty lordi Kelvinin mukaan. Pieni k on Boltzmannin vakio ja etuliite kilo.
Kelvin ja celsiusaste ovat yhtä suuria, mutta niiden nollat ovat eri kohdissa. 20 °C on 293,15 K. Lämpötilaero on sama molemmissa yksiköissä: 5 °C lämpimämpi on 5 K lämpimämpi. Älä myöskään sekoita sitä lämpöön: lämpötila ei ole energiaa vaan sen keskimääräisen hiukkaskohtaisen osuuden mitta.
01 · Määritelmä
hiukkasten energia · kaasu · hehkuKaasussa molekyylit lentelevät, nesteessä tönivät toisiaan ja kiinteässä aineessa värisevät paikallaan. Mitä nopeammin ne liikkuvat, sitä korkeampi lämpötila. Kelvineinä ilmoitettu lämpötila on suoraan verrannollinen tämän liikkeen keskimääräiseen liike-energiaan: kaksi kertaa enemmän kelvinejä, kaksi kertaa enemmän energiaa.
Siksi kaasun paine ja tilavuus kasvavat suoraan kelvineinä ilmoitetun lämpötilan mukana, ei celsiusasteiden. Renkaan ilman lämmittäminen 0:sta 27 °C:seen ei ole ”äärettömästi enemmän”, vaan 273:sta 300 K:iin: paine nousee noin 10 %.
Kuuma kappale hehkuu. Mitä korkeampi lämpötila, sitä lyhyemmälle aallonpituudelle osuu eniten valoa. Hiillos hehkuu tummanpunaisena 1000 K:ssa, hehkulangan lanka kellanvalkoisena 2700 K:ssa, Auringon pinta valkoisena 5772 K:ssa. Hehkun väristä mitataan lämpötila koskematta kappaleeseen.
Mikä muuttuu, kun kelvinit nousevat
Liukusäätimellä asetetaan lämpötila 1:stä 6000 K:iin. Vasemmanpuoleisessa astiassa liikkuvat kaasumolekyylit: niiden keskinopeus kasvaa lämpötilan neliöjuuren mukaan, paine seiniin suoraan lämpötilan mukaan. Molekyylin väri kertoo sen nopeuden: sininen hidas, oranssi nopea. Oikealla volframipallo: lämpötilan noustessa se alkaa hehkua, ensin tummanpunaisena, sitten keltaisena ja valkoisena. Valitse kaasu — helium, typpi tai ksenon: samassa lämpötilassa kevyet molekyylit liikkuvat nopeammin. Alla on kolme näkymää. ”Paine” on suora p lämpötilan T funktiona ja absoluuttisen nollapisteen piste. ”Nopeudet” on molekyylien jakauma nopeuden mukaan. ”Hehku” on kuuman kappaleen spektri ja sen huippu.
Jokainen askel kohti nollaa on edellistä vaikeampi
Kappaleen jäähdyttämiseksi siltä on otettava lämpöä jollakin vielä kylmemmällä. Mitä lähempänä nollaa, sitä vähemmän lämpöä on jäljellä ja sitä vaikeampi sitä on poistaa. Laserit ja magneettiloukut jäähdyttävät atomipilviä kelvinin miljardisosiin, mutta nolla itse jää rajaksi, jota voi vain lähestyä.
02 · Muunnos
asteikot · energia · kiintopisteetKelvineistä asteisiin ja energiaan
Syötä lämpötila millä tahansa asteikolla. Ensimmäinen välilehti muuntaa sen kelvineiksi sekä celsius-, fahrenheit- ja rankineasteiksi. Toinen näyttää hiukkasen energian ja hehkun värin. Kolmas ITS-90-asteikon kiintopisteet.
| {k} | {v} | {note} |
Lämpötilat maailmankaikkeudessa eroavat lähes 10¹⁷-kertaisesti. Laboratorioiden kylmimmät atomipilvet on jäähdytetty satoihin pikokelvineihin, Auringon ydin on kuumempi kuin 15 miljoonaa kelviniä. Ihminen elää kapealla kaistalla noin 300 K:n ympärillä, jossa vesi voi olla nestettä.
04 · Mittalaitteet
ampulli · kaasulämpömittari · pyrometri · akustinenLämpötila tarkistetaan pisteissä, joissa aine muuttuu
{title}
{text}
05 · Kirjoitussäännöt
K ilman astetta · °C asteen kanssaK kirjoitetaan ilman asteen merkkiä
Kelvin kirjoitetaan isolla K:lla, luvun jälkeen välilyönti eikä ”°”-merkkiä. Celsiusaste kirjoitetaan ”°C”, myös välilyönnin kanssa. Lämpötilaeron voi antaa kelvineinä tai celsiusasteina — luvut ovat samat.
Vuodesta 1967 kelvin ei ole aste, eikä K:n eteen laiteta ”°”-merkkiä. Ilman ”°”-merkkiä iso C on coulombi. Etuliite ja tunnus kirjoitetaan latinalaisin kirjaimin oikealla kirjainkoolla: mK, ei mk. Boltzmannin vakion yksikkö on J/K. Yksikön nimi kirjoitetaan pienellä, ja ”Kelvin-aste” on vanhentunut nimitys.
06 · Naapuriyksiköt
termodynamiikkaSama askel, nolla siirretty 273,15.
Jk·T — energia hiukkasta kohti.
molR = N_A·k yhdistää kaasun ja lämpötilan.
07 · Historiallinen osa
arkisto · Charlesin kaasusta Boltzmannin vakioonMiten löydettiin nolla, johon ei voi päästä
{title}
{text}
Veden pisteestä tuli mitattu
Vuodesta 1954 vuoteen 2019 kelvin määriteltiin näin: veden kolmoispiste on tasan 273,16 K. Tässä pisteessä jää, nestemäinen vesi ja höyry ovat yhtä aikaa olemassa. Se toteutetaan lasiampullissa, jossa on hyvin puhdasta vettä, ja jokaisella maalla oli oma sarjansa tällaisia ampulleja.
Mutta vesi osoittautui oikukkaaksi normaaliksi: kolmoispisteen lämpötila riippuu siinä olevista vedyn ja hapen isotoopeista. Siksi kelvin irrotettiin vuonna 2019 vedestä ja kiinnitettiin Boltzmannin vakioon. Nyt 273,16 K on mitattu arvo, jonka epävarmuus on noin 0,1 mK.
Tavallisille lämpömittareille mikään ei muuttunut. Oikealla saman asteikon kaksi askelta: ennen sen ankkurina oli vesi, nyt hiukkasen energia, ja vedestä tuli yksi kiintopisteistä.
Suureluettelo
Lämpötila ja lämpö · 12 yksikkösivua
Hakemisto · kaikki suureet yhdellä sivullaLaboratorio hakemiston sisäänkäynnilläHappotippa muuttaa mehun värin, suola värjää liekin, vesi jäätyy koputuksesta. Niiden alla kaikki Simetriumin lehdet aloittain ja aakkosittain.Avaa hakemisto →
