Links een glazen thermometer. De kolom stijgt van het absolute nulpunt tot 373 K en zakt weer; bij nul licht een blauwe markering op. Rechts bewegen gasmoleculen in een vat: blauwe langzaam, oranje snel. Door het vat schemert de letter K. Onderaan toont het display 273,16 K — het tripelpunt van water. Een opnamelampje knippert.
Eenheidsblad
SI-basiseenheidherz. 2026-10Kelvin K
SI-basiseenheid · grootheid: thermodynamische temperatuur — een maat voor de gemiddelde bewegingsenergie van deeltjes
Waarom niets kouder is dan −273,15 °C
In de achttiende eeuw merkten natuurkundigen op dat bij het afkoelen van gas in een gesloten vat de druk bij elke graad met dezelfde fractie daalt. Door deze lijn in een grafiek door te trekken vonden ze het punt waar de druk nul zou worden — ongeveer −273 °C. Kouder kan niet: de moleculen kunnen niet verder vertragen.
De kelvinschaal begint op dit punt — het absolute nulpunt. Haar indeling is dezelfde als die van de celsiusschaal, dus 0 °C is 273,15 K, en water kookt bij normale druk bij ongeveer 373,12 K. Negatieve kelvins bestaan in de gewone zin niet.
Sinds 2019 is de kelvin gedefinieerd via de constante van Boltzmann k = 1,380 649·10⁻²³ J/K. Die koppelt temperatuur aan energie. Bij temperatuur T draagt elk gasmolecuul gemiddeld een kinetische energie van 3/2·k·T. Een thermometer meet in wezen precies die.
Het symbool van de kelvin is een hoofdletter K zonder gradenteken: „300 K”, niet „300 °K”. De grootheid schrijf je met een hoofdletter T. De naam van de eenheid schrijf je met een kleine letter — kelvin —, hoewel hij naar Lord Kelvin is genoemd. Een kleine k is de constante van Boltzmann en het voorvoegsel kilo.
De kelvin en de graad Celsius zijn even groot, maar hebben een ander nulpunt. 20 °C is 293,15 K. Een temperatuurverschil is in beide eenheden gelijk: 5 °C warmer is 5 K warmer. Verwar het ook niet met warmte: temperatuur is geen energie, maar een maat voor het gemiddelde aandeel ervan per deeltje.
01 · Definitie
deeltjesenergie · gas · gloeienMoleculen vliegen rond in een gas, duwen elkaar in een vloeistof en trillen op hun plek in een vaste stof. Hoe sneller ze bewegen, hoe hoger de temperatuur. De temperatuur in kelvin is recht evenredig met de gemiddelde kinetische energie van deze beweging: twee keer zoveel kelvin, twee keer zoveel energie.
Daarom groeien druk en volume van een gas recht evenredig met de temperatuur in kelvin, niet in graden Celsius. De lucht in een band verwarmen van 0 naar 27 °C is niet „oneindig veel meer”, maar van 273 naar 300 K: de druk stijgt met ongeveer 10 %.
Een heet voorwerp gloeit. Hoe hoger de temperatuur, hoe korter de golflengte waarop het meeste licht valt. Sintels gloeien donkerrood bij 1000 K, een gloeidraad geelwit bij 2700 K, het zonsoppervlak wit bij 5772 K. Aan de kleur van het gloeien meet je de temperatuur zonder het voorwerp aan te raken.
Wat verandert als de kelvins stijgen
Met de schuif stel je de temperatuur in van 1 tot 6000 K. In het vat links bewegen gasmoleculen: hun gemiddelde snelheid groeit met de wortel van de temperatuur, de druk op de wanden recht evenredig ermee. De kleur van een molecuul toont zijn snelheid: blauw traag, oranje snel. Rechts een wolfraambol: bij stijgende temperatuur begint hij te gloeien, eerst donkerrood, dan geel en wit. Kies het gas — helium, stikstof of xenon: bij dezelfde temperatuur bewegen lichte moleculen sneller. Onderaan staan drie weergaven. „Druk” is de rechte lijn van p tegen T en het punt van het absolute nulpunt. „Snelheden” is de verdeling van moleculen naar snelheid. „Gloeien” is het spectrum van een heet voorwerp en de piek ervan.
Elke stap naar nul is moeilijker dan de vorige
Om een voorwerp af te koelen moet je het warmte ontnemen met iets wat nog kouder is. Hoe dichter bij nul, hoe minder warmte overblijft en hoe moeilijker die te onttrekken is. Lasers en magnetische vallen koelen atoomwolken tot miljardsten van een kelvin, maar nul zelf blijft een grens die je alleen kunt naderen.
02 · Omrekening
schalen · energie · vaste puntenVan kelvin naar graden en naar energie
Voer een temperatuur in op een willekeurige schaal. Het eerste tabblad zet die om naar kelvin en graden Celsius, Fahrenheit en Rankine. Het tweede toont de energie van een deeltje en de gloeikleur. Het derde de vaste punten van de ITS-90.
| {k} | {v} | {note} |
Temperaturen in het heelal verschillen bijna een factor 10¹⁷. De koudste atoomwolken in laboratoria zijn afgekoeld tot honderden picokelvin; de kern van de Zon is heter dan 15 miljoen kelvin. Mensen leven in een smalle band rond 300 K, waar water vloeibaar kan zijn.
04 · Meetinstrumenten
cel · gasthermometer · pyrometer · akoestischTemperatuur toets je aan punten waar een stof verandert
{title}
{text}
05 · Schrijfregels
K zonder graad · °C met graadK schrijf je zonder gradenteken
De kelvin schrijf je als hoofdletter K met een spatie na het getal en zonder „°”. De graad Celsius schrijf je „°C”, ook met een spatie. Een temperatuurverschil kun je in kelvin of in graden Celsius geven — de getallen zijn gelijk.
Sinds 1967 is de kelvin geen graad en staat er geen „°” voor K. Zonder „°” is een hoofdletter C de coulomb. Voorvoegsel en symbool schrijf je in Latijnse letters met de juiste hoofdletters: mK, niet mk. De constante van Boltzmann heeft de eenheid J/K. De naam van de eenheid schrijf je met een kleine letter, en „graad Kelvin” is een verouderde naam.
06 · Naburige eenheden
thermodynamicaZelfde stap, nulpunt 273,15 verschoven.
Jk·T — energie per deeltje.
molR = N_A·k verbindt gas en temperatuur.
07 · Historisch deel
archief · van het gas van Charles tot de constante van BoltzmannHoe een nulpunt werd gevonden dat je niet kunt bereiken
{title}
{text}
Het waterpunt werd een meetwaarde
Van 1954 tot 2019 was de kelvin zo gedefinieerd: het tripelpunt van water is precies 273,16 K. Op dat punt bestaan ijs, vloeibaar water en damp naast elkaar. Je realiseert het in een glazen cel met zeer zuiver water, en elk land had zijn eigen set van zulke cellen.
Maar water bleek een grillige standaard: de temperatuur van het tripelpunt hangt af van de isotopen van waterstof en zuurstof erin. Daarom werd de kelvin in 2019 losgemaakt van water en vastgelegd via de constante van Boltzmann. Nu is 273,16 K een meetwaarde, met een onzekerheid van ongeveer 0,1 mK.
Voor gewone thermometers veranderde er niets. Rechts twee treden van één schaal: vroeger was water haar anker, nu de energie van een deeltje, en water werd een van de vaste punten.
Catalogus van grootheden
Temperatuur en warmte · 12 eenheidsbladen
Index · alle grootheden op één paginaHet lab bij de ingang van de indexEen druppel zuur verandert de kleur van het sap, zout kleurt de vlam, water bevriest door een tik. Daaronder alle bladen van Simetrium, per vakgebied en alfabetisch.Index openen →
