Di kiri ada termometer kaca. Kolomnya naik dari nol mutlak sampai 373 K lalu turun lagi; di dekat nol sebuah tanda biru berkedip. Di kanan, molekul gas bergerak dalam bejana: yang biru lambat, yang oranye cepat. Huruf K tampak samar menembus bejana. Di bawah, layar menunjukkan 273,16 K — titik tripel air. Lampu perekam berkedip.
Lembar satuan
satuan pokok SIrev. 2026-10Kelvin K
Satuan pokok SI · besaran: suhu termodinamika — ukuran energi rata-rata gerak partikel
Mengapa tidak ada yang lebih dingin dari −273,15 °C
Pada abad ke-18 para fisikawan memperhatikan bahwa ketika gas dalam bejana tertutup didinginkan, tekanannya turun dengan bagian yang sama setiap derajat. Dengan memperpanjang garis lurus ini pada grafik, mereka menemukan titik tempat tekanan menjadi nol — sekitar −273 °C. Lebih dingin tidak mungkin: molekul tidak bisa melambat lagi.
Skala Kelvin dimulai dari titik ini — nol mutlak. Pembagiannya sama dengan skala Celsius, jadi 0 °C sama dengan 273,15 K, dan air mendidih pada tekanan normal sekitar 373,12 K. Kelvin negatif dalam arti biasa tidak ada.
Sejak 2019 kelvin didefinisikan lewat tetapan Boltzmann k = 1,380 649·10⁻²³ J/K. Tetapan ini menghubungkan suhu dengan energi. Pada suhu T setiap molekul gas rata-rata membawa energi kinetik 3/2·k·T. Termometer pada dasarnya mengukur hal itu.
Simbol kelvin adalah K kapital tanpa tanda derajat: «300 K», bukan «300 °K». Besarannya ditulis dengan T kapital. Nama satuan ditulis dengan huruf kecil — kelvin — meski berasal dari Lord Kelvin. k kecil adalah tetapan Boltzmann dan awalan kilo.
Kelvin dan derajat Celsius sama besarnya, tetapi titik nolnya berbeda. 20 °C sama dengan 293,15 K. Selisih suhu sama dalam kedua satuan: lebih hangat 5 °C berarti lebih hangat 5 K. Jangan pula tertukar dengan kalor: suhu bukan energi, melainkan ukuran bagian rata-ratanya per partikel.
01 · Definisi
energi partikel · gas · pijarMolekul beterbangan dalam gas, berdesakan dalam cairan, dan bergetar di tempat dalam zat padat. Makin cepat bergerak, makin tinggi suhunya. Suhu dalam kelvin sebanding dengan energi kinetik rata-rata gerak ini: kelvin dua kali lipat, energi dua kali lipat.
Karena itu tekanan dan volume gas naik sebanding dengan suhu dalam kelvin, bukan dalam derajat Celsius. Menghangatkan udara ban dari 0 ke 27 °C bukan «tak terhingga lebih banyak», melainkan dari 273 ke 300 K: tekanannya naik sekitar 10 %.
Benda panas berpijar. Makin tinggi suhunya, makin pendek panjang gelombang yang membawa cahaya terbanyak. Bara menyala merah tua pada 1000 K, filamen lampu putih kekuningan pada 2700 K, permukaan Matahari putih pada 5772 K. Dari warna pijar, suhu diukur tanpa menyentuh benda.
Apa yang berubah saat kelvin naik
Dengan penggeser atur suhu dari 1 sampai 6000 K. Dalam bejana kiri molekul gas bergerak: kelajuan rata-ratanya naik sebanding akar suhu, dan tekanan pada dinding sebanding dengan suhu. Warna molekul menunjukkan kelajuannya: biru lambat, oranye cepat. Di kanan ada bola wolfram: saat suhu naik ia mulai berpijar, mula-mula merah tua, lalu kuning dan putih. Pilih gas — helium, nitrogen, atau xenon: pada suhu yang sama molekul ringan bergerak lebih cepat. Di bawah ada tiga tampilan. «Tekanan» adalah garis lurus p terhadap T dan titik nol mutlak. «Kelajuan» adalah sebaran molekul menurut kelajuan. «Pijar» adalah spektrum benda panas dan puncaknya.
Setiap langkah ke nol lebih sulit dari yang sebelumnya
Untuk mendinginkan benda, kalornya harus diambil dengan sesuatu yang lebih dingin lagi. Makin dekat ke nol, makin sedikit kalor yang tersisa dan makin sulit mengambilnya. Laser dan perangkap magnet mendinginkan awan atom sampai sepermiliar kelvin, tetapi nol itu sendiri tetap batas yang hanya bisa didekati.
02 · Konversi
skala · energi · titik tetapDari kelvin ke derajat dan energi
Masukkan suhu pada skala apa saja. Tab pertama mengubahnya ke kelvin dan derajat Celsius, Fahrenheit, serta Rankine. Tab kedua menunjukkan energi partikel dan warna pijar. Tab ketiga titik-titik tetap skala ITS-90.
| {k} | {v} | {note} |
Suhu di alam semesta berbeda hampir 10¹⁷ kali. Awan atom terdingin di laboratorium didinginkan sampai ratusan pikokelvin; inti Matahari lebih panas dari 15 juta kelvin. Manusia hidup di pita sempit sekitar 300 K, tempat air bisa berwujud cair.
04 · Alat ukur
sel · termometer gas · pirometer · akustikSuhu diperiksa pada titik-titik tempat zat berubah
{title}
{text}
05 · Aturan penulisan
K tanpa derajat · °C dengan derajatK ditulis tanpa tanda derajat
Kelvin ditulis dengan K kapital, dengan spasi setelah angka dan tanpa «°». Derajat Celsius ditulis «°C», juga dengan spasi. Selisih suhu dapat dinyatakan dalam kelvin atau derajat Celsius — angkanya sama.
Sejak 1967 kelvin bukan derajat, dan di depan K tidak diberi «°». Tanpa «°», C kapital adalah coulomb. Awalan dan simbol ditulis dengan huruf Latin dan huruf besar-kecil yang benar: mK, bukan mk. Tetapan Boltzmann bersatuan J/K. Nama satuan ditulis dengan huruf kecil, dan «derajat Kelvin» adalah nama usang.
06 · Satuan tetangga
termodinamikaLangkah yang sama, nol bergeser 273,15.
Jk·T — energi per partikel.
molR = N_A·k menghubungkan gas dan suhu.
07 · Bagian sejarah
arsip · dari gas Charles sampai tetapan BoltzmannBagaimana nol yang tak tercapai ditemukan
{title}
{text}
Titik air menjadi nilai terukur
Dari 1954 sampai 2019 kelvin didefinisikan begini: titik tripel air tepat 273,16 K. Pada titik ini es, air cair, dan uap ada bersamaan. Titik ini diwujudkan dalam sel kaca berisi air sangat murni, dan setiap negara punya perangkat selnya sendiri.
Namun air ternyata standar yang rewel: suhu titik tripel bergantung pada isotop hidrogen dan oksigen di dalamnya. Karena itu pada 2019 kelvin dilepaskan dari air dan ditetapkan lewat tetapan Boltzmann. Kini 273,16 K adalah nilai terukur dengan ketidakpastian sekitar 0,1 mK.
Bagi termometer biasa tidak ada yang berubah. Di kanan ada dua anak tangga dari skala yang sama: dulu jangkarnya air, kini energi partikel, dan air menjadi salah satu titik tetap.
Katalog besaran
Suhu dan kalor · 12 lembar satuan
Indeks · semua besaran dalam satu halamanLaboratorium di pintu masuk indeksSetetes asam mengubah warna sari buah, garam mewarnai nyala api, air membeku karena satu ketukan. Di bawahnya semua halaman Simetrium, menurut bidang ilmu dan menurut abjad.Buka indeks →
