Kelvin
Unit asas SI · kuantiti: suhu termodinamik
01 · Takrif
Kelvin ialah satu-satunya unit yang mengukur suhu dari permulaan skala yang sebenar, bukan dari sifar yang sekadar mudah. Dan satu-satunya yang ditakrifkan melalui tenaga: dalam SI suhu ialah tenaga gerakan terma, tidak lebih.
Sejak 2019 kelvin ditetapkan dengan menetapkan pemalar Boltzmann: k = 1.380 649·10⁻²³ joule setiap kelvin. Satu kelvin ialah perubahan suhu apabila tenaga terma kT berubah tepat 1.380 649·10⁻²³ joule. Sifar pada skala ini bukan persetujuan, tetapi titik di mana gerakan terma berhenti.
Suhu mutlak negatif tidak wujud: pada 0 K gerakan terma berhenti. Mencapai sifar adalah mustahil — hukum ketiga termodinamik. Rekod makmal ialah 38 pikokelvin, tetapi bukan sifar.
02 · Penukaran
Masukkan satu suhu — pasport akan menukarkannya
Kelvin ialah satu-satunya skala suhu yang sesuai dengan imbuhan SI: milikelvin dalam kriostat, megakelvin dalam bintang. Celsius dan Fahrenheit sifarnya beralih, jadi tidak menerima imbuhan mahupun pendaraban — hanya satu peralihan dan satu faktor.
Dalam amalan suhu tidak dikira daripada pemalar Boltzmann, tetapi dibandingkan dengan titik tetap ITS-90: titik tiga air, titik beku timah, zink, perak dan emas — tujuh belas nilai yang ditetapkan.
| Unit | Nama | Nilai | Di mana ditemui |
|---|---|---|---|
| µK | mikrokelvin | 2.95·10⁸ µK | penyejukan laser, perangkap atom |
| mK | milikelvin | 295 000 mK | kriostat, komputer kuantum |
| K | kelvin | 295 K | penulisan asas suhu dalam SI |
| kK | kilokelvin | 0.295 kK | plasma, arka, permukaan bintang |
| MK | megakelvin | 2.95·10⁻⁴ MK | teras bintang, pemasangan pelakuran |
Imbuhan SI hanya berfungsi dengan kelvin: Celsius dan Fahrenheit sifarnya beralih dan tidak diberi imbuhan
03 · Tertib magnitud
daripada pikokelvin hingga plasma kuark–gluonSuhu bilik, 295 K
04 · Alat pengukur
Dengan apa kelvin diukur
Laju bunyi dalam gas adi terikat terus kepada kT. Kaedah primer yang digunakan untuk mengukur pemalar Boltzmann itu sendiri sebelum ia ditetapkan.
Hingar terma Johnson dalam satu rintangan berkadar dengan kT. Ia berfungsi dari milikelvin hingga ribuan kelvin tanpa penentukuran.
Ia membaca suhu daripada spektrum sinaran melalui hukum Planck — begitulah relau, logam ketika dituang dan permukaan bintang diukur.
Sebuah ampul berisi air, di mana ais, air dan wap mengekalkan 273.16 K dengan sendirinya. Titik kerja untuk menyampaikan skala, kebolehulangan 0.1 mK.
05 · Peraturan penulisan
Cuma K — tanpa tanda darjah dan tanpa noktah
Tanda «°K» dimansuhkan pada 1967: kelvin bukan darjah tetapi unit yang berdiri sendiri, jadi ditulis 300 K. Simbolnya huruf besar kerana ia nama keluarga; nama unitnya ditulis dengan huruf kecil: «tiga ratus kelvin». Beza suhu dalam SI ditulis dalam kelvin, walaupun suhu itu sendiri diberi dalam Celsius.
06 · Unit jiran
Kelvin berdiri di sebelah joule — pemalar Boltzmann mengikat keduanya terus. Darjah Celsius ialah satu-satunya unit terbitan yang takrifnya mengandungi kelvin: saiz langkah yang sama, cuma sifarnya dialih ke 273.15 K.
Pada suhu bilik kT ≈ 0.025 eV — nilai ini menetapkan ambang bagi semikonduktor dan tindak balas kimia.
07 · Bahagian bersejarah
Bagaimana sifar mutlak dicari
William Thomson mencadangkan skala yang sifarnya ialah terhentinya gerakan terma, dengan langkah diambil daripada Celsius. Ia ditulis «°A» — absolute.
Idea sifar mutlak yang sama, tetapi dengan langkah Fahrenheit. Ia hidup dalam kejuruteraan terma Amerika: 1 K = 1.8 °Ra.
Kelvin dahulu ialah 1/273.16 daripada suhu titik tiga — bermakna ia bergantung pada sifat satu bahan dan komposisi isotopnya.
Dengan tanda darjah dan perkataan «darjah». Dimansuhkan pada 1967: kelvin bukan darjah tetapi unit asas dengan sifarnya sendiri.
Kelvin terlepas daripada air, tetapi air kekal bekerja
Takrif melalui titik tiga air mempunyai butiran yang menyusahkan: suhu titik itu bergantung pada komposisi isotop — air berat membeku berbeza daripada air biasa, dan komposisi rujukan air lautan perlu ditetapkan. Dengan pemalar Boltzmann ditetapkan, takrif menjadi bebas bahan; namun dalam amalan sel titik tiga kekal kuda kerja: perwujudan primer itu mahal, manakala ampul air menghasilkan semula 273.16 K sehingga sepersepuluh milikelvin.
Katalog · Sistem Unit Antarabangsa
Satu pasport bagi setiap kuantiti
Tujuh unit asas, dua puluh dua unit terbitan bernama sendiri, dan arkib sistem yang tidak lagi digunakan. Setiap satu helaian tersendiri: takrif, dimensi, penukaran, alat pengukur, peraturan penulisan. Dalam 36 bahasa.
Unit asas
buka pasport kelvinTerbitan bernama sendiri
berwarna terakota — satu-satunya yang ditakrifkan melalui kelvinSistem bersejarah
arkib tatatandaBahasa pasport
36 bahasa. Simbol K dan rumus tidak diterjemahkan — sama tepat dalam semua versi bahasa; yang diterjemahkan ialah huraian, contoh dan peraturan penulisan setiap tulisan.