Balra üveghőmérő. Az oszlop az abszolút nulla foktól 373 K-ig emelkedik, majd visszasüllyed; a nulla közelében kék jel villan fel. Jobbra egy edényben gázmolekulák mozognak: a kékek lassan, a narancssárgák gyorsan. Az edényen átdereng a K betű. Lent a kijelző 273,16 K-t mutat — a víz hármaspontját. Egy felvételjelző lámpa villog.
Egységlap
SI-alapegységrev. 2026-10Kelvin K
SI-alapegység · mennyiség: termodinamikai hőmérséklet — a részecskék mozgási energiájának átlagos mértéke
Miért nincs semmi hidegebb −273,15 °C-nál
A 18. században a fizikusok észrevették, hogy ha egy zárt edényben lévő gázt hűtenek, a nyomás minden fokkal ugyanakkora hányaddal csökken. Ezt az egyenest a grafikonon meghosszabbítva megtalálták azt a pontot, ahol a nyomás nulla lenne — körülbelül −273 °C. Hidegebb nem lehet: a molekulák már nem tudnak tovább lassulni.
A Kelvin-skála ebben a pontban kezdődik — az abszolút nulla foknál. Beosztása ugyanaz, mint a Celsius-skáláé, így 0 °C = 273,15 K, a víz pedig normál nyomáson nagyjából 373,12 K-en forr. Negatív kelvin a szokásos értelemben nincs.
2019 óta a kelvint a Boltzmann-állandó határozza meg: k = 1,380 649·10⁻²³ J/K. Ez kapcsolja össze a hőmérsékletet az energiával. T hőmérsékleten minden gázmolekula átlagosan 3/2·k·T mozgási energiát hordoz. A hőmérő lényegében éppen ezt méri.
A kelvin jele nagy K fokjel nélkül: „300 K”, nem „300 °K”. A mennyiség jele nagy T. Az egység nevét kisbetűvel írjuk — kelvin —, bár Lord Kelvinről kapta a nevét. A kis k a Boltzmann-állandó és a kilo előtag.
A kelvin és a Celsius-fok egyforma nagy, de a nullpontjuk más. 20 °C = 293,15 K. A hőmérséklet-különbség mindkét egységben ugyanannyi: 5 °C-kal melegebb annyi, mint 5 K-nel melegebb. Ne tévessze össze a hővel sem: a hőmérséklet nem energia, hanem annak részecskénkénti átlagos részét méri.
01 · Meghatározás
részecskeenergia · gáz · izzásA molekulák a gázban repkednek, a folyadékban tolakodnak, a szilárd testben egy helyben rezegnek. Minél gyorsabban mozognak, annál magasabb a hőmérséklet. A kelvinben mért hőmérséklet egyenesen arányos e mozgás átlagos mozgási energiájával: kétszer annyi kelvin, kétszer annyi energia.
Ezért egy gáz nyomása és térfogata a kelvinben mért hőmérséklettel egyenesen arányosan nő, nem a Celsius-fokkal. Egy gumiabroncs levegőjét 0-ról 27 °C-ra melegíteni nem „végtelenszer több”, hanem 273-ról 300 K-re: a nyomás nagyjából 10 %-kal nő.
A forró test izzik. Minél magasabb a hőmérséklet, annál rövidebb a hullámhossz, amelyre a legtöbb fény esik. A parázs 1000 K-en sötétvörösen izzik, az izzószál 2700 K-en sárgásfehéren, a Nap felszíne 5772 K-en fehéren. Az izzás színéből a testhez érés nélkül mérik a hőmérsékletet.
Mi változik, amikor nőnek a kelvinek
A csúszkával 1 és 6000 K között állíthatja a hőmérsékletet. A bal oldali edényben gázmolekulák mozognak: átlagsebességük a hőmérséklet négyzetgyökével nő, a falra ható nyomás egyenesen arányosan vele. A molekula színe a sebességét mutatja: kék lassú, narancssárga gyors. Jobbra egy volfrámgömb: a hőmérséklet emelkedésével izzani kezd, előbb sötétvörösen, aztán sárgán és fehéren. Válasszon gázt — héliumot, nitrogént vagy xenont: azonos hőmérsékleten a könnyű molekulák gyorsabban mozognak. Alul három nézet van. A „Nyomás” a p egyenes T függvényében és az abszolút nulla fok pontja. A „Sebességek” a molekulák sebesség szerinti eloszlása. Az „Izzás” egy forró test színképe és a csúcsa.
Minden lépés a nulla felé nehezebb az előzőnél
Egy test lehűtéséhez még hidegebb dologgal kell hőt elvonni tőle. Minél közelebb a nullához, annál kevesebb hő marad, és annál nehezebb elvonni. A lézerek és a mágneses csapdák atomfelhőket a kelvin milliárdod részéig hűtenek, de maga a nulla határ marad, amelyet csak megközelíteni lehet.
02 · Átszámítás
skálák · energia · alappontokKelvinből fokokba és energiába
Adjon meg egy hőmérsékletet bármely skálán. Az első fül átszámítja kelvinre, valamint Celsius-, Fahrenheit- és Rankine-fokra. A második egy részecske energiáját és az izzás színét mutatja. A harmadik az ITS-90 alappontjait.
| {k} | {v} | {note} |
A világegyetem hőmérsékletei csaknem 10¹⁷-szeresen térnek el egymástól. A laborok leghidegebb atomfelhőit néhány száz pikokelvinre hűtötték, a Nap magja melegebb 15 millió kelvinnél. Az ember 300 K körüli szűk sávban él, ahol a víz folyékony lehet.
04 · Mérőeszközök
cella · gázhőmérő · pirométer · akusztikusA hőmérsékletet olyan pontokon ellenőrzik, ahol egy anyag megváltozik
{title}
{text}
05 · Írásszabályok
K fok nélkül · °C fokkalA K-t fokjel nélkül írjuk
A kelvint nagy K-val írjuk, a szám után szóközzel és „°” nélkül. A Celsius-fokot „°C”-nek írjuk, szintén szóközzel. Hőmérséklet-különbséget kelvinben vagy Celsius-fokban is megadhatunk — a számok egyeznek.
1967 óta a kelvin nem fok, és a K elé nem írunk „°”-t. „°” nélkül a nagy C a coulomb. Az előtagot és a jelet latin betűkkel, helyes kis- és nagybetűvel írjuk: mK, nem mk. A Boltzmann-állandó mértékegysége J/K. Az egység nevét kisbetűvel írjuk, a „Kelvin-fok” pedig elavult elnevezés.
06 · Szomszédos egységek
termodinamikaUgyanaz a lépték, a nulla 273,15-tel eltolva.
Jk·T — részecskénkénti energia.
molR = N_A·k összeköti a gázt és a hőmérsékletet.
07 · Történeti rész
archívum · Charles gázától a Boltzmann-állandóigHogyan találtak meg egy elérhetetlen nullát
{title}
{text}
A víz pontja mért értékké vált
1954 és 2019 között a kelvint így határozták meg: a víz hármaspontja pontosan 273,16 K. Ebben a pontban jég, folyékony víz és gőz egyszerre létezik. Üvegcellában állítják elő nagyon tiszta vízzel, és minden országnak saját készlete volt ilyen cellákból.
A víz azonban szeszélyes etalonnak bizonyult: a hármaspont hőmérséklete a benne lévő hidrogén- és oxigénizotópoktól függ. Ezért 2019-ben a kelvint leválasztották a vízről, és a Boltzmann-állandóval rögzítették. Most a 273,16 K mért érték, nagyjából 0,1 mK bizonytalansággal.
A közönséges hőmérőknél semmi sem változott. Jobbra ugyanannak a skálának két lépcsője: korábban a víz volt a horgonya, most egy részecske energiája, a víz pedig az egyik alappont lett.
Mennyiségek katalógusa
Hőmérséklet és hő · 12 egységlap
Mutató · minden mennyiség egy oldalonA labor a mutató bejáratánálEgy csepp sav megváltoztatja a lé színét, a só megfesti a lángot, a víz egy koppintásra megfagy. Alattuk a Simetrium összes lapja, szakterület és ábécé szerint.A mutató megnyitása →
