Слева стеклянный термометр. Столбик поднимается от абсолютного нуля к 373 K и опускается, у нуля вспыхивает синяя отметка. Справа в сосуде движутся молекулы газа: синие — медленно, оранжевые — быстро. Сквозь сосуд проступает буква K. Внизу табло показывает 273,16 K — тройную точку воды. Мигает индикатор записи.
Паспорт величины
базовая единица СИред. 2026-10Кельвин K
Основная единица СИ · величина: термодинамическая температура — мера средней энергии движения частиц
Почему холоднее −273,15 °C не бывает
В XVIII веке физики заметили: если газ в закрытом сосуде охлаждать, давление падает ровно на одну и ту же долю с каждым градусом. Продолжив эту прямую на графике, они получили точку, где давление стало бы нулём, — около −273 °C. Холоднее быть нельзя: молекулам некуда замедляться дальше.
Шкала Кельвина начинается в этой точке — абсолютном нуле. Её деления такие же, как у шкалы Цельсия, поэтому 0 °C — это 273,15 K, а кипение воды при нормальном давлении — около 373,12 K. Отрицательных кельвинов в обычном смысле не бывает.
С 2019 года кельвин определён через постоянную Больцмана k = 1,380 649·10⁻²³ J/K. Она связывает температуру с энергией. При температуре T каждая молекула газа в среднем несёт кинетическую энергию 3/2·k·T. Термометр, по сути, мерит именно её.
Обозначение кельвина — прописная K без значка градуса: «300 K», а не «300 °K». Величину пишут прописной T. Название единицы — со строчной буквы: кельвин, хотя назван он по фамилии лорда Кельвина. Строчная k — это постоянная Больцмана и приставка «кило».
Кельвин и градус Цельсия равны по размеру, но у них разные нули. 20 °C — это 293,15 K. Разность температур одинакова в обеих единицах: потеплело на 5 °C — значит, на 5 K. Не путать и с теплотой: температура — не энергия, а мера её средней доли на частицу.
01 · Определение
энергия частиц · газ · свечениеМолекулы в газе летают, в жидкости толкаются, в твёрдом теле дрожат на месте. Чем быстрее они движутся, тем выше температура. Температура в кельвинах прямо пропорциональна средней кинетической энергии этого движения: вдвое больше кельвинов — вдвое больше энергии.
Поэтому у газа давление и объём растут прямо с температурой в кельвинах, а не в градусах Цельсия. Нагрели воздух в шине с 0 до 27 °C — это не «бесконечно больше», а с 273 до 300 K: давление выросло примерно на 10 %.
Нагретое тело светится. Чем выше температура, тем короче волна, на которую приходится больше всего света. Уголь в камине светится тёмно-красным при 1000 K, нить лампы — жёлто-белым при 2700 K, поверхность Солнца — белым при 5772 K. По цвету свечения меряют температуру, не касаясь тела.
Что меняется, когда растут кельвины
Ползунком задайте температуру от 1 до 6000 K. В сосуде слева движутся молекулы газа: их средняя скорость растёт как корень из температуры, а давление на стенки — прямо с ней. Цвет молекулы показывает её скорость: синий — медленная, оранжевый — быстрая. Справа шар из вольфрама: с ростом температуры он начинает светиться, сначала тёмно-красным, потом жёлтым и белым. Выберите газ — гелий, азот или ксенон: при одной температуре лёгкие молекулы движутся быстрее. Внизу три вида. «Давление» — прямая p от T и точка абсолютного нуля. «Скорости» — распределение молекул по скоростям. «Свечение» — спектр нагретого тела и его пик.
Каждый шаг к нулю труднее предыдущего
Чтобы охладить тело, нужно забрать у него тепло чем-то ещё более холодным. Чем ближе к нулю, тем меньше тепла остаётся и тем труднее его отнять. Лазеры и магнитные ловушки охлаждают облака атомов до миллиардных долей кельвина, но сам ноль остаётся пределом, к которому можно только приближаться.
02 · Пересчёт
шкалы · энергия · опорные точкиИз кельвинов в градусы и в энергию
Введите температуру в любой шкале. Первая вкладка переведёт её в кельвины, градусы Цельсия, Фаренгейта и Ранкина. Вторая покажет энергию частицы и цвет свечения. Третья — опорные точки шкалы ITS-90.
| {k} | {v} | {note} |
Температура во Вселенной различается почти в 10¹⁷ раз. Самые холодные облака атомов в лабораториях охлаждены до сотен пикокельвинов, ядро Солнца горячее 15 миллионов кельвинов. Человек живёт в узкой полосе около 300 K, где вода бывает жидкой.
04 · Приборы измерения
ампула · газовый термометр · пирометр · акустическийТемпературу сверяют с точками, где вещество меняется
{title}
{text}
05 · Правила записи
K без градуса · °C с градусомK пишут без значка градуса
Кельвин пишут прописной K через пробел после числа и без «°». Градус Цельсия пишут «°C», тоже через пробел. Разность температур можно писать в кельвинах или в градусах Цельсия — числа совпадают.
С 1967 года кельвин — не градус, и значок «°» перед K не ставят. Без «°» прописная C — это кулон. Приставку и символ пишут латиницей: mK. У постоянной Больцмана есть единица J/K. Название единицы — со строчной буквы, а «градус Кельвина» — устаревшее название.
06 · Соседние единицы
термодинамикаТот же шаг, ноль сдвинут на 273,15.
Jk·T — энергия на частицу.
molR = N_A·k связывает газ и температуру.
07 · Исторический раздел
архив · от газа Шарля до постоянной БольцманаКак нашли ноль, до которого нельзя дойти
{title}
{text}
Точка воды стала измеренной
С 1954 по 2019 год кельвин определяли так: тройная точка воды — ровно 273,16 K. В этой точке лёд, жидкая вода и пар существуют вместе. Её воспроизводят в стеклянной ампуле с очень чистой водой, и в каждой стране был свой набор таких ампул.
Но вода оказалась капризным эталоном: температура тройной точки зависит от изотопов водорода и кислорода в ней. Поэтому в 2019 году кельвин отвязали от воды и задали через постоянную Больцмана. Теперь 273,16 K — это измеренное число, с погрешностью около 0,1 mK.
Для обычных термометров ничего не изменилось. Справа — два шага одной шкалы: раньше её якорем была вода, теперь — энергия частицы, а вода стала одной из опорных точек.
Каталог величин
Температура и тепло · 12 паспортов
Указатель · все величины на одной страницеЛаборатория у входа в указательКапля кислоты меняет цвет сока, соль красит пламя, вода замерзает от стука. Под ними — все листы Simetrium по дисциплинам и по алфавиту.Открыть указатель →
