बाईं ओर काँच का एक तापमापी है। स्तंभ परम शून्य से 373 K तक चढ़ता है और फिर उतरता है; शून्य के पास एक नीला निशान चमकता है। दाईं ओर एक पात्र में गैस के अणु चलते हैं: नीले धीमे, नारंगी तेज़। पात्र के आर-पार अक्षर K झलकता है। नीचे प्रदर्शक 273.16 K दिखाता है — पानी का त्रिक बिंदु। रिकॉर्डिंग की बत्ती टिमटिमाती है।
इकाई पत्रक
SI की मूल इकाईसंशोधन 2026-10केल्विन K
SI की मूल इकाई · राशि: ऊष्मागतिक ताप — कणों की गति की औसत ऊर्जा का माप
−273.15 °C से ठंडा कुछ भी क्यों नहीं
अठारहवीं सदी में भौतिकविदों ने देखा कि बंद पात्र में गैस को ठंडा करने पर दाब हर डिग्री पर एक ही अनुपात में घटता है। ग्राफ़ पर इस सीधी रेखा को बढ़ाकर उन्होंने वह बिंदु पाया जहाँ दाब शून्य हो जाता — लगभग −273 °C। इससे ठंडा संभव नहीं: अणुओं के पास और धीमे होने की गुंजाइश नहीं बचती।
केल्विन पैमाना इसी बिंदु — परम शून्य — से शुरू होता है। इसके भाग सेल्सियस पैमाने जैसे ही हैं, इसलिए 0 °C बराबर 273.15 K है, और पानी सामान्य दाब पर लगभग 373.12 K पर उबलता है। सामान्य अर्थ में ऋणात्मक केल्विन नहीं होते।
2019 से केल्विन बोल्ट्ज़मान नियतांक k = 1.380 649·10⁻²³ J/K के ज़रिये परिभाषित है। यह ताप को ऊर्जा से जोड़ता है। ताप T पर गैस का हर अणु औसतन 3/2·k·T गतिज ऊर्जा रखता है। तापमापी असल में यही मापता है।
केल्विन का प्रतीक बिना डिग्री चिह्न का बड़ा K है: «300 K», न कि «300 °K»। राशि बड़े T से लिखी जाती है। इकाई का नाम छोटे अक्षरों में लिखते हैं — kelvin — हालाँकि यह लॉर्ड केल्विन के नाम पर है। छोटा k बोल्ट्ज़मान नियतांक और किलो का उपसर्ग है।
केल्विन और डिग्री सेल्सियस बराबर आकार के हैं, पर उनके शून्य अलग हैं। 20 °C बराबर 293.15 K है। ताप का अंतर दोनों इकाइयों में एक जैसा है: 5 °C अधिक गर्म यानी 5 K अधिक गर्म। इसे ऊष्मा से भी न मिलाएँ: ताप ऊर्जा नहीं, बल्कि प्रति कण उसके औसत हिस्से का माप है।
01 · परिभाषा
कणों की ऊर्जा · गैस · दीप्तिअणु गैस में उड़ते हैं, द्रव में धक्का-मुक्की करते हैं और ठोस में अपनी जगह काँपते हैं। जितनी तेज़ गति, उतना ऊँचा ताप। केल्विन में ताप इस गति की औसत गतिज ऊर्जा के समानुपाती है: दुगने केल्विन, दुगनी ऊर्जा।
इसीलिए गैस का दाब और आयतन केल्विन में ताप के समानुपाती बढ़ते हैं, डिग्री सेल्सियस के नहीं। टायर की हवा को 0 से 27 °C तक गर्म करना «अनंत गुना अधिक» नहीं, बल्कि 273 से 300 K है: दाब लगभग 10 % बढ़ा।
गर्म पिंड दमकता है। ताप जितना ऊँचा, सबसे अधिक प्रकाश वाली तरंगदैर्ध्य उतनी छोटी। अंगारे 1000 K पर गहरे लाल, बल्ब का तंतु 2700 K पर पीलापन लिए सफ़ेद, सूर्य की सतह 5772 K पर सफ़ेद दमकती है। दीप्ति के रंग से पिंड को छुए बिना ताप मापा जाता है।
केल्विन बढ़ने पर क्या बदलता है
स्लाइडर से ताप 1 से 6000 K तक तय करें। बाएँ पात्र में गैस के अणु चलते हैं: उनकी औसत चाल ताप के वर्गमूल के साथ बढ़ती है, और दीवारों पर दाब ताप के समानुपाती। अणु का रंग उसकी चाल बताता है: नीला धीमा, नारंगी तेज़। दाईं ओर टंगस्टन का गोला: ताप बढ़ने पर वह दमकने लगता है, पहले गहरा लाल, फिर पीला और सफ़ेद। गैस चुनें — हीलियम, नाइट्रोजन या ज़ेनॉन: एक ही ताप पर हल्के अणु तेज़ चलते हैं। नीचे तीन दृश्य हैं। «दाब» T के सापेक्ष p की सीधी रेखा और परम शून्य का बिंदु है। «चालें» चाल के अनुसार अणुओं का वितरण है। «दीप्ति» गर्म पिंड का स्पेक्ट्रम और उसका शिखर है।
शून्य की ओर हर कदम पिछले से कठिन है
किसी पिंड को ठंडा करने के लिए उससे भी ठंडी चीज़ से ऊष्मा लेनी पड़ती है। शून्य के जितने पास, उतनी कम ऊष्मा बचती है और उसे निकालना उतना कठिन। लेज़र और चुंबकीय जाल परमाणु बादलों को केल्विन के अरबवें भाग तक ठंडा करते हैं, पर स्वयं शून्य एक सीमा बना रहता है जिसके केवल पास जाया जा सकता है।
02 · रूपांतरण
पैमाने · ऊर्जा · नियत बिंदुकेल्विन से डिग्री और ऊर्जा तक
किसी भी पैमाने में ताप डालें। पहला टैब उसे केल्विन और सेल्सियस, फ़ारेनहाइट तथा डिग्री रैंकिन में बदलता है। दूसरा कण की ऊर्जा और दीप्ति का रंग दिखाता है। तीसरा ITS-90 पैमाने के नियत बिंदु।
| {k} | {v} | {note} |
ब्रह्मांड में ताप लगभग 10¹⁷ गुना भिन्न हैं। प्रयोगशालाओं के सबसे ठंडे परमाणु बादल सैकड़ों पिकोकेल्विन तक ठंडे किए गए; सूर्य का केंद्र 1.5 करोड़ केल्विन से गर्म है। मनुष्य 300 K के आसपास की एक संकरी पट्टी में रहता है, जहाँ पानी द्रव रह सकता है।
04 · मापक यंत्र
सेल · गैस तापमापी · उत्तापमापी · ध्वनिकताप उन बिंदुओं पर जाँचा जाता है जहाँ पदार्थ बदलता है
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05 · लेखन नियम
बिना डिग्री K · डिग्री के साथ °CK बिना डिग्री चिह्न के लिखा जाता है
केल्विन बड़े K से, संख्या के बाद रिक्ति रखकर और «°» के बिना लिखा जाता है। डिग्री सेल्सियस «°C» लिखी जाती है, वह भी रिक्ति के साथ। ताप का अंतर केल्विन या डिग्री सेल्सियस में दिया जा सकता है — संख्याएँ समान हैं।
1967 से केल्विन डिग्री नहीं है, और K से पहले «°» नहीं लगाया जाता। «°» के बिना बड़ा C कूलॉम है। उपसर्ग और प्रतीक लैटिन अक्षरों में सही छोटे-बड़े रूप में लिखे जाते हैं: mK, न कि mk। बोल्ट्ज़मान नियतांक की इकाई J/K है। इकाई का नाम छोटे अक्षरों में लिखते हैं, और «केल्विन डिग्री» पुराना नाम है।
06 · पड़ोसी इकाइयाँ
ऊष्मागतिकीवही भाग, शून्य 273.15 खिसका हुआ।
Jk·T — प्रति कण ऊर्जा।
molR = N_A·k गैस और ताप को जोड़ता है।
07 · ऐतिहासिक भाग
अभिलेख · शार्ल की गैस से बोल्ट्ज़मान नियतांक तकवह शून्य कैसे मिला जिस तक पहुँचा नहीं जा सकता
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पानी का बिंदु मापा गया मान बन गया
1954 से 2019 तक केल्विन ऐसे परिभाषित था: पानी का त्रिक बिंदु ठीक 273.16 K है। इस बिंदु पर बर्फ़, द्रव पानी और भाप साथ-साथ रहते हैं। इसे बहुत शुद्ध पानी वाले काँच के सेल में दोहराया जाता है, और हर देश के पास ऐसे सेलों का अपना सेट था।
पर पानी एक मनमौजी मानक निकला: त्रिक बिंदु का ताप उसमें हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के समस्थानिकों पर निर्भर है। इसलिए 2019 में केल्विन को पानी से अलग करके बोल्ट्ज़मान नियतांक से तय किया गया। अब 273.16 K एक मापा हुआ मान है, लगभग 0.1 mK की अनिश्चितता के साथ।
साधारण तापमापियों के लिए कुछ नहीं बदला। दाईं ओर एक ही पैमाने की दो सीढ़ियाँ: पहले इसका लंगर पानी था, अब कण की ऊर्जा, और पानी नियत बिंदुओं में से एक बन गया।
राशियों की सूची
ताप और ऊष्मा · 12 इकाई पत्रक
सूची · सारी राशियाँ एक पृष्ठ परसूची के प्रवेश पर प्रयोगशालाअम्ल की एक बूँद रस का रंग बदल देती है, नमक लौ को रंग देता है, पानी एक थपकी से जम जाता है। उनके नीचे Simetrium के सारे पृष्ठ, विषय के अनुसार और वर्णक्रम में।सूची खोलें →
