Kelvin
SI-grunnenhet · størrelse: termodynamisk temperatur
01 · Definisjon
Kelvin er den eneste enheten som måler temperatur fra skalaens virkelige begynnelse og ikke fra et bekvemt nullpunkt. Og den eneste som er definert gjennom energi: i SI er temperatur varmebevegelsens energi, ikke mer.
Siden 2019 er kelvin fastsatt ved å låse Boltzmanns konstant: k = 1,380 649·10⁻²³ joule per kelvin. Én kelvin er den temperaturendringen der den termiske energien kT endres med nøyaktig 1,380 649·10⁻²³ joule. Nullpunktet på denne skalaen er ingen avtale, men stedet der varmebevegelsen opphører.
Negativ absolutt temperatur finnes ikke: ved 0 K stanser varmebevegelsen. Å nå nullpunktet er umulig — termodynamikkens tredje hovedsetning. Laboratorierekorden er 38 pikokelvin, men ikke null.
02 · Omregning
Skriv inn en temperatur — passet regner den om
Kelvin er den eneste temperaturskalaen der SI-prefikser gir mening: millikelvin i en kryostat, megakelvin i en stjerne. Celsius og Fahrenheit har forskjøvet nullpunkt og tåler derfor verken prefikser eller multiplikasjon — bare en forskyvning og en faktor.
I praksis regnes temperaturen ikke ut fra Boltzmanns konstant, men avstemmes mot fikspunktene i ITS-90: vannets trippelpunkt, størkningspunktene for tinn, sink, sølv og gull — sytten fastsatte verdier.
| Enhet | Navn | Verdi | Hvor den forekommer |
|---|---|---|---|
| µK | mikrokelvin | 2,95·10⁸ µK | laserkjøling, atomfeller |
| mK | millikelvin | 295 000 mK | kryostater, kvantedatamaskiner |
| K | kelvin | 295 K | temperaturens basisnotasjon i SI |
| kK | kilokelvin | 0,295 kK | plasma, buer, stjerneoverflater |
| MK | megakelvin | 2,95·10⁻⁴ MK | stjernekjerner, fusjonsanlegg |
SI-prefiksene virker bare med kelvin: Celsius og Fahrenheit har forskjøvet nullpunkt, og prefikser brukes ikke på dem
03 · Størrelsesordener
fra pikokelvin til kvark-gluon-plasmaRomtemperatur, 295 K
04 · Måleinstrumenter
Hva man måler kelvin med
Lydhastigheten i en edelgass henger direkte sammen med kT. Den primære metoden som selve Boltzmanns konstant ble målt med før den ble fastsatt.
Johnsons termiske støy i en motstand er proporsjonal med kT. Det virker fra millikelvin til tusenvis av kelvin uten kalibrering.
Det leser temperaturen av strålingsspekteret via Plancks lov — slik måler man ovner, metall under støping og stjerneoverflater.
En ampulle med vann der is, vann og damp holder 273,16 K av seg selv. Arbeidspunktet for å føre skalaen videre, reproduserbart til 0,1 mK.
05 · Skriveregler
Bare K — uten gradtegn og uten punktum
Tegnet «°K» ble avskaffet i 1967: kelvin er ingen grad, men en selvstendig enhet, derfor skriver man 300 K. Symbolet er stort fordi det er et etternavn; enhetens navn skrives med liten bokstav: «tre hundre kelvin». Temperaturforskjeller skrives i SI i kelvin, også når temperaturene selv er oppgitt i Celsius.
06 · Naboenheter
Kelvin står ved siden av joule — Boltzmanns konstant binder dem direkte. Grad Celsius er den eneste avledede enheten hvis definisjon inneholder kelvin: samme skrittstørrelse, bare med nullpunktet forskjøvet til 273,15 K.
Ved romtemperatur er kT ≈ 0,025 eV — denne verdien setter terskelen for halvledere og kjemiske reaksjoner.
07 · Historisk avdeling
Hvordan man lette etter det absolutte nullpunktet
William Thomson foreslo en skala der nullpunktet er varmebevegelsens opphør, med skrittet hentet fra Celsius. Den ble skrevet «°A» — absolute.
Den samme ideen om absolutt nullpunkt, men med Fahrenheits skritt. Den lever videre i amerikansk varmeteknikk: 1 K = 1,8 °Ra.
Kelvin var 1/273,16 av trippelpunktets temperatur — den avhang altså av ett stoffs egenskaper og dets isotopsammensetning.
Med gradtegn og ordet «grad». Avskaffet i 1967: kelvin er ingen grad, men en grunnenhet med sitt eget nullpunkt.
Kelvin ble kvitt vannet, men vannet ble værende i arbeid
Definisjonen via vannets trippelpunkt hadde en ubehagelig detalj: temperaturen i dette punktet avhenger av isotopsammensetningen — tungtvann fryser annerledes enn vanlig vann, og man måtte fastsette en referansesammensetning for havvann. Da Boltzmanns konstant ble låst, ble definisjonen stoffri; i praksis er trippelpunktcellen likevel arbeidshesten: den primære realiseringen er dyr, og vannampullen gjengir 273,16 K til en tidels millikelvin.
Katalog · Det internasjonale enhetssystemet
Et pass for hver størrelse
Sju grunnenheter, tjueto avledede med egne navn og et arkiv over systemer tatt ut av bruk. Hver er sitt eget blad: definisjon, dimensjon, omregning, instrumenter, skriveregler. På 36 språk.
Grunnenheter
åpne kelvins passAvledede med eget navn
i terrakotta — den eneste som er definert via kelvinHistoriske systemer
notasjonsarkivPassets språk
36 språk. Symbolet K og formlene oversettes ikke — de er identiske i alle språkversjoner; det som oversettes er beskrivelsen, eksemplene og skrivereglene for hver skrift.