À esquerda, um termômetro de vidro. A coluna sobe do zero absoluto até 373 K e volta a descer; perto do zero acende uma marca azul. À direita, moléculas de gás se movem num recipiente: as azuis devagar, as laranja depressa. Através do recipiente aparece a letra K. Embaixo, o mostrador indica 273,16 K — o ponto triplo da água. Uma luz de gravação pisca.
Ficha da unidade
unidade de base do SIrev. 2026-10Kelvin K
Unidade de base do SI · grandeza: temperatura termodinâmica — medida da energia média do movimento das partículas
Por que nada é mais frio que −273,15 °C
No século XVIII, físicos notaram que, ao esfriar um gás num recipiente fechado, a pressão cai a mesma fração a cada grau. Prolongando essa reta num gráfico, encontraram o ponto em que a pressão seria zero — cerca de −273 °C. Mais frio não dá: as moléculas não têm como desacelerar mais.
A escala Kelvin começa nesse ponto — o zero absoluto. Suas divisões são iguais às da escala Celsius, então 0 °C são 273,15 K, e a água ferve à pressão normal a cerca de 373,12 K. Kelvins negativos não existem no sentido comum.
Desde 2019 o kelvin é definido pela constante de Boltzmann k = 1,380 649·10⁻²³ J/K. Ela liga a temperatura à energia. À temperatura T, cada molécula de gás carrega em média uma energia cinética de 3/2·k·T. No fundo, um termômetro mede exatamente isso.
O símbolo do kelvin é um K maiúsculo sem sinal de grau: «300 K», e não «300 °K». A grandeza se escreve com T maiúsculo. O nome da unidade se escreve com minúscula — kelvin —, embora venha de lorde Kelvin. Um k minúsculo é a constante de Boltzmann e o prefixo quilo.
O kelvin e o grau Celsius têm o mesmo tamanho, mas zeros diferentes. 20 °C são 293,15 K. Uma diferença de temperatura é igual nas duas unidades: esquentar 5 °C é esquentar 5 K. Também não confunda com calor: temperatura não é energia, mas a medida da sua parte média por partícula.
01 · Definição
energia das partículas · gás · incandescênciaAs moléculas voam num gás, se empurram num líquido e tremem no lugar num sólido. Quanto mais rápido se movem, maior a temperatura. A temperatura em kelvins é diretamente proporcional à energia cinética média desse movimento: o dobro de kelvins, o dobro de energia.
Por isso a pressão e o volume de um gás crescem em proporção direta à temperatura em kelvins, e não em graus Celsius. Aquecer o ar de um pneu de 0 a 27 °C não é «infinitamente mais», mas passar de 273 a 300 K: a pressão sobe cerca de 10 %.
Um corpo quente brilha. Quanto maior a temperatura, mais curto o comprimento de onda que leva mais luz. Brasas brilham em vermelho-escuro a 1000 K, o filamento de uma lâmpada em branco-amarelado a 2700 K, a superfície do Sol em branco a 5772 K. Pela cor do brilho se mede a temperatura sem tocar o corpo.
O que muda quando os kelvins sobem
Com o controle, ajuste a temperatura de 1 a 6000 K. No recipiente à esquerda movem-se moléculas de gás: sua velocidade média cresce com a raiz da temperatura, e a pressão nas paredes, em proporção direta. A cor da molécula mostra a velocidade: azul, lenta; laranja, rápida. À direita, uma esfera de tungstênio: com o aumento da temperatura ela começa a brilhar, primeiro vermelho-escura, depois amarela e branca. Escolha o gás — hélio, nitrogênio ou xenônio: na mesma temperatura, moléculas leves andam mais rápido. Embaixo há três vistas. «Pressão» é a reta de p em função de T e o ponto do zero absoluto. «Velocidades» é a distribuição das moléculas por velocidade. «Incandescência» é o espectro de um corpo quente e seu pico.
Cada passo rumo ao zero é mais difícil que o anterior
Para esfriar um corpo, é preciso tirar calor dele com algo ainda mais frio. Quanto mais perto do zero, menos calor resta e mais difícil é tirá-lo. Lasers e armadilhas magnéticas esfriam nuvens de átomos a bilionésimos de kelvin, mas o próprio zero continua um limite do qual só se pode aproximar.
02 · Conversão
escalas · energia · pontos fixosDe kelvins a graus e a energia
Digite uma temperatura em qualquer escala. A primeira aba a converte em kelvins e em graus Celsius, Fahrenheit e Rankine. A segunda mostra a energia de uma partícula e a cor do brilho. A terceira, os pontos fixos da EIT-90.
| {k} | {v} | {note} |
As temperaturas no Universo variam por um fator de quase 10¹⁷. As nuvens de átomos mais frias dos laboratórios foram resfriadas a centenas de picokelvins; o núcleo do Sol passa de 15 milhões de kelvins. As pessoas vivem numa faixa estreita em torno de 300 K, onde a água pode ser líquida.
04 · Instrumentos de medição
célula · termômetro a gás · pirômetro · acústicoA temperatura é conferida em pontos onde uma substância muda
{title}
{text}
05 · Regras de escrita
K sem grau · °C com grauK se escreve sem sinal de grau
O kelvin se escreve com K maiúsculo, com espaço depois do número e sem «°». O grau Celsius se escreve «°C», também com espaço. Uma diferença de temperatura pode ser dada em kelvins ou em graus Celsius — os números coincidem.
Desde 1967 o kelvin não é um grau, e antes de K não se põe «°». Sem «°», um C maiúsculo é o coulomb. Prefixo e símbolo se escrevem com letras latinas e a caixa certa: mK, não mk. A constante de Boltzmann tem a unidade J/K. O nome da unidade se escreve com minúscula, e «grau Kelvin» é um nome obsoleto.
06 · Unidades vizinhas
termodinâmicaMesma graduação, zero deslocado em 273,15.
Jk·T — energia por partícula.
molR = N_A·k liga gás e temperatura.
07 · Secção histórica
arquivo · do gás de Charles à constante de BoltzmannComo foi encontrado um zero que não se pode atingir
{title}
{text}
O ponto da água passou a ser medido
De 1954 a 2019, o kelvin era definido assim: o ponto triplo da água vale exatamente 273,16 K. Nesse ponto convivem gelo, água líquida e vapor. Ele é reproduzido numa célula de vidro com água muito pura, e cada país tinha seu conjunto de células.
Mas a água se mostrou um padrão caprichoso: a temperatura do ponto triplo depende dos isótopos de hidrogênio e oxigênio que ela contém. Por isso, em 2019, o kelvin foi desvinculado da água e fixado pela constante de Boltzmann. Agora 273,16 K é um valor medido, com incerteza de cerca de 0,1 mK.
Para os termômetros comuns nada mudou. À direita, dois degraus da mesma escala: antes sua âncora era a água; agora, a energia de uma partícula, e a água virou um dos pontos fixos.
Catálogo de grandezas
Temperatura e calor · 12 fichas
Índice · todas as grandezas numa só páginaO laboratório à entrada do índiceUma gota de ácido muda a cor do sumo, o sal tinge a chama, a água congela com uma pancada. Por baixo, todas as fichas do Simetrium, por disciplina e por ordem alfabética.Abrir o índice →
