În stânga, un termometru de sticlă. Coloana urcă de la zero absolut până la 373 K și coboară din nou; lângă zero clipește un semn albastru. În dreapta, într-un vas se mișcă molecule de gaz: cele albastre încet, cele portocalii repede. Prin vas se întrevede litera K. Jos, afișajul arată 273,16 K — punctul triplu al apei. Clipește un led de înregistrare.
Fișa unității
unitate fundamentală SIrev. 2026-10Kelvin K
Unitate fundamentală SI · mărime: temperatura termodinamică — măsura energiei medii a mișcării particulelor
De ce nimic nu e mai rece de −273,15 °C
În secolul al XVIII-lea, fizicienii au observat că, atunci când răcești un gaz într-un vas închis, presiunea scade cu aceeași fracțiune la fiecare grad. Prelungind această dreaptă pe un grafic, au găsit punctul în care presiunea ar deveni zero — circa −273 °C. Mai rece nu se poate: moleculele nu mai au cum să încetinească.
Scara Kelvin începe în acest punct — zero absolut. Diviziunile ei sunt la fel ca la scara Celsius, deci 0 °C înseamnă 273,15 K, iar apa fierbe la presiune normală pe la 373,12 K. Kelvini negativi nu există în sens obișnuit.
Din 2019, kelvinul este definit prin constanta Boltzmann k = 1,380 649·10⁻²³ J/K. Ea leagă temperatura de energie. La temperatura T, fiecare moleculă de gaz poartă în medie o energie cinetică de 3/2·k·T. Un termometru măsoară, în fond, tocmai pe aceasta.
Simbolul kelvinului este K mare fără semn de grad: „300 K”, nu „300 °K”. Mărimea se scrie cu T mare. Numele unității se scrie cu literă mică — kelvin —, deși vine de la lordul Kelvin. Litera mică k este constanta Boltzmann și prefixul kilo.
Kelvinul și gradul Celsius au aceeași mărime, dar zerouri diferite. 20 °C înseamnă 293,15 K. O diferență de temperatură e aceeași în ambele unități: cu 5 °C mai cald înseamnă cu 5 K mai cald. Nu o confunda nici cu căldura: temperatura nu e energie, ci măsura părții ei medii pe particulă.
01 · Definiție
energia particulelor · gaz · incandescențăMoleculele zboară într-un gaz, se îmbulzesc într-un lichid și tremură pe loc într-un solid. Cu cât se mișcă mai repede, cu atât temperatura e mai mare. Temperatura în kelvini este direct proporțională cu energia cinetică medie a acestei mișcări: de două ori mai mulți kelvini — de două ori mai multă energie.
De aceea presiunea și volumul unui gaz cresc direct cu temperatura în kelvini, nu în grade Celsius. A încălzi aerul dintr-o anvelopă de la 0 la 27 °C nu e „infinit mai mult”, ci de la 273 la 300 K: presiunea a crescut cu circa 10 %.
Un corp fierbinte strălucește. Cu cât temperatura e mai mare, cu atât e mai scurtă lungimea de undă care poartă cea mai multă lumină. Jarul strălucește roșu închis la 1000 K, filamentul unui bec alb-gălbui la 2700 K, suprafața Soarelui alb la 5772 K. După culoarea strălucirii se măsoară temperatura fără a atinge corpul.
Ce se schimbă când cresc kelvinii
Cu glisorul setați temperatura de la 1 la 6000 K. În vasul din stânga se mișcă molecule de gaz: viteza lor medie crește ca rădăcina temperaturii, iar presiunea pe pereți — direct cu ea. Culoarea moleculei arată viteza: albastru lentă, portocaliu rapidă. În dreapta, o sferă de wolfram: pe măsură ce temperatura crește, începe să strălucească, întâi roșu închis, apoi galben și alb. Alegeți gazul — heliu, azot sau xenon: la aceeași temperatură, moleculele ușoare se mișcă mai repede. Jos sunt trei vederi. „Presiune” este dreapta p în funcție de T și punctul zeroului absolut. „Viteze” este distribuția moleculelor după viteză. „Incandescență” este spectrul unui corp fierbinte și maximul lui.
Fiecare pas spre zero e mai greu decât cel dinainte
Ca să răcești un corp, trebuie să-i iei căldură cu ceva și mai rece. Cu cât ești mai aproape de zero, cu atât rămâne mai puțină căldură și cu atât e mai greu s-o scoți. Laserele și capcanele magnetice răcesc nori de atomi până la miliardimi de kelvin, dar zeroul însuși rămâne o limită de care doar te poți apropia.
02 · Conversie
scări · energie · puncte fixeDin kelvini în grade și în energie
Introduceți o temperatură în orice scară. Prima filă o convertește în kelvini și în grade Celsius, Fahrenheit și Rankine. A doua arată energia unei particule și culoarea strălucirii. A treia — punctele fixe ale scării ITS-90.
| {k} | {v} | {note} |
Temperaturile din Univers diferă de aproape 10¹⁷ ori. Cei mai reci nori de atomi din laboratoare au fost răciți la sute de picokelvini; nucleul Soarelui depășește 15 milioane de kelvini. Oamenii trăiesc într-o bandă îngustă în jur de 300 K, unde apa poate fi lichidă.
04 · Instrumente de măsură
fiolă · termometru cu gaz · pirometru · acusticTemperatura se verifică în puncte unde o substanță se schimbă
{title}
{text}
05 · Reguli de scriere
K fără grad · °C cu gradK se scrie fără semn de grad
Kelvinul se scrie cu K mare, cu spațiu după număr și fără „°”. Gradul Celsius se scrie „°C”, tot cu spațiu. O diferență de temperatură se poate da în kelvini sau în grade Celsius — numerele coincid.
Din 1967 kelvinul nu e un grad, iar înaintea lui K nu se pune „°”. Fără „°”, un C mare e coulombul. Prefixul și simbolul se scriu cu litere latine și cu majusculele corecte: mK, nu mk. Constanta Boltzmann are unitatea J/K. Numele unității se scrie cu literă mică, iar „grad Kelvin” e o denumire învechită.
06 · Unități vecine
termodinamicăAceeași diviziune, zero deplasat cu 273,15.
Jk·T — energie pe particulă.
molR = N_A·k leagă gazul de temperatură.
07 · Secțiune istorică
arhivă · de la gazul lui Charles la constanta BoltzmannCum a fost găsit un zero la care nu se poate ajunge
{title}
{text}
Punctul apei a devenit măsurat
Din 1954 până în 2019, kelvinul era definit așa: punctul triplu al apei este exact 273,16 K. În acest punct coexistă gheața, apa lichidă și vaporii. El se reproduce într-o fiolă de sticlă cu apă foarte pură, iar fiecare țară avea propriul set de fiole.
Dar apa s-a dovedit un etalon capricios: temperatura punctului triplu depinde de izotopii de hidrogen și oxigen din ea. De aceea, în 2019, kelvinul a fost desprins de apă și fixat prin constanta Boltzmann. Acum 273,16 K este o valoare măsurată, cu o incertitudine de circa 0,1 mK.
Pentru termometrele obișnuite nu s-a schimbat nimic. În dreapta, două trepte ale aceleiași scări: înainte ancora ei era apa, acum energia unei particule, iar apa a devenit unul dintre punctele fixe.
Catalogul mărimilor
Temperatură și căldură · 12 fișe
Index · toate mărimile pe o singură paginăLaboratorul de la intrarea în indexO picătură de acid schimbă culoarea sucului, sarea colorează flacăra, apa îngheață la o lovitură. Sub ele, toate fișele Simetrium, pe discipline și în ordine alfabetică.Deschide indexul →
