Kelvin
SI-grundenhet · storhet: termodynamisk temperatur
01 · Definition
Kelvin är den enda enheten som mäter temperatur från skalans verkliga början och inte från någon bekväm nollpunkt. Och den enda som definieras via energi: i SI är temperatur värmerörelsens energi, inget mer.
Sedan 2019 bestäms kelvin genom att Boltzmanns konstant fixeras: k = 1,380 649·10⁻²³ joule per kelvin. En kelvin är den temperaturändring vid vilken den termiska energin kT ändras med exakt 1,380 649·10⁻²³ joule. Nollpunkten på denna skala är ingen överenskommelse utan den punkt där värmerörelsen upphör.
Negativ absolut temperatur finns inte: vid 0 K stannar värmerörelsen. Att nå nollpunkten är omöjligt — termodynamikens tredje huvudsats. Laboratorierekordet är 38 pikokelvin, men inte noll.
02 · Omräkning
Ange en temperatur — passet räknar om den
Kelvin är den enda temperaturskalan där SI-prefix är meningsfulla: millikelvin i en kryostat, megakelvin i en stjärna. Celsius och Fahrenheit har förskjuten nollpunkt och tål därför varken prefix eller multiplikation — bara en förskjutning och en faktor.
I praktiken beräknas temperaturen inte ur Boltzmanns konstant utan stäms av mot ITS-90:s fixpunkter: vattnets trippelpunkt, stelningspunkterna för tenn, zink, silver och guld — sjutton fastställda värden.
| Enhet | Namn | Värde | Var den förekommer |
|---|---|---|---|
| µK | mikrokelvin | 2,95·10⁸ µK | laserkylning, atomfällor |
| mK | millikelvin | 295 000 mK | kryostater, kvantdatorer |
| K | kelvin | 295 K | temperaturens basnotation i SI |
| kK | kilokelvin | 0,295 kK | plasma, bågar, stjärnytor |
| MK | megakelvin | 2,95·10⁻⁴ MK | stjärnkärnor, fusionsanläggningar |
SI-prefixen fungerar bara med kelvin: Celsius och Fahrenheit har förskjuten nollpunkt och får inga prefix
03 · Storleksordningar
från pikokelvin till kvark-gluonplasmaRumstemperatur, 295 K
04 · Mätinstrument
Vad man mäter kelvin med
Ljudhastigheten i en ädelgas hänger direkt samman med kT. Den primära metod med vilken själva Boltzmanns konstant mättes innan den fixerades.
Johnsons termiska brus i ett motstånd är proportionellt mot kT. Den arbetar från millikelvin till tusentals kelvin utan kalibrering.
Den läser temperaturen ur strålningsspektrumet via Plancks lag — så mäter man ugnar, metall vid gjutning och stjärnytor.
En ampull med vatten där is, vatten och ånga håller 273,16 K av sig själva. Arbetspunkten för att föra skalan vidare, reproducerbar till 0,1 mK.
05 · Skrivregler
Bara K — utan gradtecken och utan punkt
Tecknet «°K» avskaffades 1967: kelvin är ingen grad utan en självständig enhet, därför skriver man 300 K. Symbolen är versal eftersom det är ett efternamn; enhetens namn skrivs med gemener: «trehundra kelvin». Temperaturskillnader skrivs i SI i kelvin, även när temperaturerna själva anges i Celsius.
06 · Grannenheter
Kelvin står bredvid joule — Boltzmanns konstant binder dem direkt. Grad Celsius är den enda härledda enhet vars definition innehåller kelvin: samma stegstorlek, bara med nollpunkten förskjuten till 273,15 K.
Vid rumstemperatur är kT ≈ 0,025 eV — detta värde sätter tröskeln för halvledare och kemiska reaktioner.
07 · Historisk avdelning
Hur man sökte den absoluta nollpunkten
William Thomson föreslog en skala där nollpunkten är värmerörelsens upphörande, med steget hämtat från Celsius. Den skrevs «°A» — absolute.
Samma idé om absolut nollpunkt, men med Fahrenheits steg. Den lever kvar i amerikansk värmeteknik: 1 K = 1,8 °Ra.
Kelvin var 1/273,16 av trippelpunktens temperatur — den berodde alltså på ett enda ämnes egenskaper och dess isotopsammansättning.
Med gradtecken och ordet «grad». Avskaffat 1967: kelvin är ingen grad utan en grundenhet med egen nollpunkt.
Kelvin blev av med vattnet, men vattnet stannade i tjänst
Definitionen via vattnets trippelpunkt hade en obekväm detalj: temperaturen i den punkten beror på isotopsammansättningen — tungt vatten fryser annorlunda än vanligt, och man måste ange en referenssammansättning för havsvatten. När Boltzmanns konstant fixerades blev definitionen ämnesfri, men i praktiken förblir trippelpunktscellen arbetshästen: den primära realiseringen är dyr, och vattenampullen återger 273,16 K på en tiondels millikelvin.
Katalog · Internationella måttenhetssystemet
Ett pass för varje storhet
Sju grundenheter, tjugotvå härledda med egna namn och ett arkiv över system tagna ur bruk. Var och en är sitt eget blad: definition, dimension, omräkning, instrument, skrivregler. På 36 språk.
Grundenheter
öppna kelvins passHärledda med eget namn
i terrakotta — den enda som definieras via kelvinHistoriska system
notationsarkivPassets språk
36 språk. Symbolen K och formlerna översätts inte — de är identiska i alla språkversioner; det som översätts är beskrivningen, exemplen och skrivreglerna för varje skrift.