केल्विन
SI आधार इकाई · राशि: ऊष्मागतिक ताप
01 · परिभाषा
केल्विन एकमात्र इकाई है जो ताप को पैमाने के सच्चे आरंभ से नापती है, किसी सुविधाजनक शून्य से नहीं। और एकमात्र जो ऊर्जा के माध्यम से परिभाषित है: SI में ताप ऊष्मीय गति की ऊर्जा है, इससे अधिक कुछ नहीं।
2019 से केल्विन बोल्ट्ज़मान नियतांक को स्थिर करके तय होता है: k = 1.380 649·10⁻²³ जूल प्रति केल्विन। एक केल्विन वह ताप-परिवर्तन है जिस पर ऊष्मीय ऊर्जा kT ठीक 1.380 649·10⁻²³ जूल बदलती है। इस पैमाने का शून्य कोई समझौता नहीं, बल्कि वह बिंदु है जहाँ ऊष्मीय गति थम जाती है।
ऋणात्मक परम ताप होता ही नहीं: 0 K पर ऊष्मीय गति रुक जाती है। शून्य तक पहुँचना असंभव है — ऊष्मागतिकी का तीसरा नियम। प्रयोगशाला का कीर्तिमान 38 पिकोकेल्विन है, पर शून्य नहीं।
02 · रूपांतरण
ताप दर्ज करें — पासपोर्ट उसे बदल देगा
केल्विन एकमात्र ताप-पैमाना है जिसके साथ SI उपसर्गों का अर्थ बनता है: क्रायोस्टेट में मिलीकेल्विन, तारे में मेगाकेल्विन। सेल्सियस और फ़ारेनहाइट का शून्य खिसका हुआ है, इसलिए वे न उपसर्ग लेते हैं न गुणा — केवल एक खिसकाव और एक गुणक।
व्यवहार में ताप बोल्ट्ज़मान नियतांक से नहीं निकाला जाता, बल्कि ITS-90 के स्थिर बिंदुओं से मिलाया जाता है: जल का त्रिक बिंदु, टिन, ज़िंक, चाँदी और सोने के जमने के बिंदु — सत्रह नियत मान।
| इकाई | नाम | मान | कहाँ मिलती है |
|---|---|---|---|
| µK | माइक्रोकेल्विन | 2.95·10⁸ µK | लेज़र शीतलन, परमाणु जाल |
| mK | मिलीकेल्विन | 295 000 mK | क्रायोस्टेट, क्वांटम कंप्यूटर |
| K | केल्विन | 295 K | SI में ताप का मूल लेखन |
| kK | किलोकेल्विन | 0.295 kK | प्लाज़्मा, चाप, तारों की सतहें |
| MK | मेगाकेल्विन | 2.95·10⁻⁴ MK | तारों के क्रोड, संलयन संयंत्र |
SI उपसर्ग केवल केल्विन के साथ काम करते हैं: सेल्सियस और फ़ारेनहाइट का शून्य खिसका है, उन पर उपसर्ग नहीं लगाए जाते
03 · परिमाण की कोटियाँ
पिकोकेल्विन से क्वार्क–ग्लूऑन प्लाज़्मा तककमरे का ताप, 295 K
04 · मापन उपकरण
केल्विन किससे मापे जाते हैं
उत्कृष्ट गैस में ध्वनि की चाल सीधे kT से जुड़ी है। वही प्राथमिक विधि जिससे बोल्ट्ज़मान नियतांक को स्थिर करने से पहले नापा गया था।
प्रतिरोध में जॉनसन का ऊष्मीय शोर kT के समानुपाती होता है। यह मिलीकेल्विन से हज़ारों केल्विन तक बिना अंशांकन काम करता है।
यह प्लांक के नियम से विकिरण-स्पेक्ट्रम में ताप पढ़ता है — भट्ठियाँ, ढलाई का धातु और तारों की सतहें ऐसे ही नापी जाती हैं।
पानी की एक ऐम्प्यूल, जिसमें बर्फ़, जल और वाष्प स्वयं 273.16 K बनाए रखते हैं। पैमाना आगे सौंपने का कार्य-बिंदु, पुनरुत्पादकता 0.1 mK।
05 · लेखन के नियम
बस K — न डिग्री चिह्न, न बिंदु
चिह्न «°K» 1967 में समाप्त कर दिया गया: केल्विन डिग्री नहीं बल्कि अपने आप में एक इकाई है, इसलिए 300 K लिखा जाता है। प्रतीक बड़ा है क्योंकि वह उपनाम है; इकाई का नाम छोटे अक्षर से लिखा जाता है: «तीन सौ केल्विन»। SI में ताप-अंतर केल्विन में लिखे जाते हैं, भले ही ताप स्वयं सेल्सियस में दिए हों।
06 · पड़ोसी इकाइयाँ
केल्विन जूल के बगल में खड़ा है — बोल्ट्ज़मान नियतांक दोनों को सीधे जोड़ता है। डिग्री सेल्सियस एकमात्र व्युत्पन्न इकाई है जिसकी परिभाषा में केल्विन है: पग का आकार वही, बस शून्य 273.15 K पर खिसका हुआ।
कमरे के ताप पर kT ≈ 0.025 eV — यह मान अर्धचालकों और रासायनिक अभिक्रियाओं की देहली तय करता है।
07 · ऐतिहासिक खंड
परम शून्य कैसे खोजा जाता रहा
विलियम थॉमसन ने ऐसा पैमाना सुझाया जिसका शून्य ऊष्मीय गति का रुकना है और पग सेल्सियस से लिया गया। इसे «°A» लिखा जाता था — absolute।
परम शून्य का वही विचार, पर फ़ारेनहाइट के पग के साथ। अमेरिकी ऊष्मा-प्रौद्योगिकी में जीवित है: 1 K = 1.8 °Ra।
केल्विन त्रिक बिंदु के ताप का 1/273.16 था — यानी वह एक ही पदार्थ के गुणों और उसकी समस्थानिक संरचना पर निर्भर था।
डिग्री चिह्न और «डिग्री» शब्द के साथ। 1967 में समाप्त: केल्विन डिग्री नहीं, अपने शून्य वाली आधार इकाई है।
केल्विन जल से छूटा, पर जल काम पर बना रहा
जल के त्रिक बिंदु वाली परिभाषा में एक असुविधाजनक बात थी: उस बिंदु का ताप समस्थानिक संरचना पर निर्भर करता है — भारी जल साधारण से अलग जमता है, और महासागरीय जल की संदर्भ संरचना तय करनी पड़ती थी। बोल्ट्ज़मान नियतांक के स्थिर होते ही परिभाषा हर पदार्थ से मुक्त हो गई; पर व्यवहार में त्रिक बिंदु कोशिका आज भी घोड़ा है: प्राथमिक साकारीकरण महँगा है, और पानी की ऐम्प्यूल 273.16 K को दसवें मिलीकेल्विन तक दोहरा देती है।
सूची · अंतरराष्ट्रीय इकाई प्रणाली
हर राशि के लिए एक पासपोर्ट
सात आधार इकाइयाँ, अपने नामों वाली बाईस व्युत्पन्न, और उपयोग से बाहर हुई प्रणालियों का अभिलेखागार। हर एक अलग पत्रक है: परिभाषा, विमा, रूपांतरण, उपकरण, लेखन के नियम। 36 भाषाओं में।
आधार इकाइयाँ
केल्विन का पासपोर्ट खोलेंअपने नाम वाली व्युत्पन्न इकाइयाँ
टेराकोटा में — एकमात्र जो केल्विन से परिभाषित हैऐतिहासिक प्रणालियाँ
लेखन-पद्धतियों का अभिलेखागारपासपोर्ट की भाषा
36 भाषाएँ। प्रतीक K और सूत्र अनूदित नहीं होते — वे हर भाषा-संस्करण में एक जैसे हैं; अनूदित होते हैं विवरण, उदाहरण और हर लिपि के लेखन के नियम।