ทางซ้ายเป็นเทอร์มอมิเตอร์แก้ว ลำของเหลวขึ้นจากศูนย์สัมบูรณ์ถึง 373 K แล้วลดลงอีก ใกล้ศูนย์มีเครื่องหมายสีน้ำเงินกะพริบ ทางขวาโมเลกุลแก๊สเคลื่อนที่ในภาชนะ สีน้ำเงินช้า สีส้มเร็ว ตัวอักษร K ปรากฏผ่านภาชนะ ด้านล่างจอแสดง 273.16 K — จุดร่วมสามสถานะของน้ำ ไฟบันทึกกะพริบ
แผ่นข้อมูลหน่วย
หน่วยฐาน SIปรับปรุง 2026-10เคลวิน K
หน่วยฐาน SI · ปริมาณ: อุณหภูมิอุณหพลวัต — มาตรวัดพลังงานเฉลี่ยของการเคลื่อนที่ของอนุภาค
ทำไมไม่มีอะไรเย็นกว่า −273.15 °C
ในศตวรรษที่ 18 นักฟิสิกส์สังเกตว่า เมื่อทำให้แก๊สในภาชนะปิดเย็นลง ความดันลดลงในสัดส่วนเท่ากันทุกองศา เมื่อลากเส้นตรงนี้ต่อบนกราฟ ก็พบจุดที่ความดันจะเป็นศูนย์ — ราว −273 °C เย็นกว่านั้นไม่ได้ เพราะโมเลกุลไม่มีทางช้าลงได้อีก
สเกลเคลวินเริ่มที่จุดนี้ — ศูนย์สัมบูรณ์ ช่องแบ่งของมันเท่ากับสเกลเซลเซียส ดังนั้น 0 °C คือ 273.15 K และน้ำเดือดที่ความดันปกติราว 373.12 K เคลวินติดลบในความหมายปกติไม่มีอยู่จริง
ตั้งแต่ปี 2019 เคลวินนิยามผ่านค่าคงที่ของโบลต์ซมันน์ k = 1.380 649·10⁻²³ J/K ซึ่งเชื่อมอุณหภูมิกับพลังงาน ที่อุณหภูมิ T โมเลกุลแก๊สแต่ละตัวมีพลังงานจลน์เฉลี่ย 3/2·k·T เทอร์มอมิเตอร์โดยแก่นแท้แล้ววัดสิ่งนี้เอง
สัญลักษณ์ของเคลวินคือ K ตัวใหญ่ไม่มีเครื่องหมายองศา: “300 K” ไม่ใช่ “300 °K” ปริมาณเขียนด้วย T ตัวใหญ่ ชื่อหน่วยเขียนด้วยตัวเล็ก — kelvin — แม้จะมาจากลอร์ดเคลวิน ส่วน k ตัวเล็กคือค่าคงที่ของโบลต์ซมันน์และคำอุปสรรคกิโล
เคลวินกับองศาเซลเซียสมีขนาดเท่ากัน แต่ศูนย์ต่างกัน 20 °C คือ 293.15 K ผลต่างอุณหภูมิเท่ากันในทั้งสองหน่วย: ร้อนขึ้น 5 °C ก็คือร้อนขึ้น 5 K อย่าสับสนกับความร้อนด้วย อุณหภูมิไม่ใช่พลังงาน แต่เป็นมาตรวัดส่วนแบ่งเฉลี่ยของพลังงานต่ออนุภาค
01 · นิยาม
พลังงานอนุภาค · แก๊ส · การเปล่งแสงโมเลกุลในแก๊สบินไปมา ในของเหลวเบียดกัน ในของแข็งสั่นอยู่กับที่ ยิ่งเคลื่อนที่เร็ว อุณหภูมิยิ่งสูง อุณหภูมิในหน่วยเคลวินแปรผันตรงกับพลังงานจลน์เฉลี่ยของการเคลื่อนที่นี้: เคลวินเพิ่มสองเท่า พลังงานก็สองเท่า
ดังนั้นความดันและปริมาตรของแก๊สจึงเพิ่มตามอุณหภูมิในหน่วยเคลวินโดยตรง ไม่ใช่ในองศาเซลเซียส การอุ่นอากาศในยางจาก 0 เป็น 27 °C ไม่ใช่ “มากขึ้นอย่างไม่สิ้นสุด” แต่เป็นจาก 273 เป็น 300 K: ความดันเพิ่มราว 10 %
วัตถุร้อนเปล่งแสง ยิ่งอุณหภูมิสูง ความยาวคลื่นที่มีแสงมากที่สุดก็ยิ่งสั้น ถ่านไฟเปล่งแสงแดงเข้มที่ 1000 K ไส้หลอดเปล่งแสงขาวอมเหลืองที่ 2700 K ผิวดวงอาทิตย์ขาวที่ 5772 K จากสีของแสงวัดอุณหภูมิได้โดยไม่ต้องแตะวัตถุ
อะไรเปลี่ยนเมื่อเคลวินสูงขึ้น
ใช้แถบเลื่อนตั้งอุณหภูมิตั้งแต่ 1 ถึง 6000 K ในภาชนะซ้ายมีโมเลกุลแก๊สเคลื่อนที่ อัตราเร็วเฉลี่ยเพิ่มตามรากที่สองของอุณหภูมิ และความดันต่อผนังแปรผันตรงกับอุณหภูมิ สีของโมเลกุลบอกอัตราเร็ว: น้ำเงินช้า ส้มเร็ว ทางขวาเป็นลูกกลมทังสเตน เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นจะเริ่มเปล่งแสง แรกเป็นแดงเข้ม แล้วเหลืองและขาว เลือกแก๊ส — ฮีเลียม ไนโตรเจน หรือซีนอน ที่อุณหภูมิเดียวกัน โมเลกุลเบาเคลื่อนที่เร็วกว่า ด้านล่างมีสามมุมมอง «ความดัน» คือเส้นตรง p เทียบกับ T และจุดศูนย์สัมบูรณ์ «อัตราเร็ว» คือการกระจายของโมเลกุลตามอัตราเร็ว «การเปล่งแสง» คือสเปกตรัมของวัตถุร้อนและยอดของมัน
แต่ละก้าวสู่ศูนย์ยากกว่าก้าวก่อน
การทำให้วัตถุเย็นลงต้องดึงความร้อนออกด้วยสิ่งที่เย็นกว่า ยิ่งใกล้ศูนย์ ความร้อนที่เหลือยิ่งน้อยและดึงออกยิ่งยาก เลเซอร์และกับดักแม่เหล็กทำให้กลุ่มอะตอมเย็นถึงหนึ่งในพันล้านเคลวิน แต่ศูนย์เองยังคงเป็นขีดจำกัดที่ทำได้เพียงเข้าใกล้
02 · การแปลงหน่วย
สเกล · พลังงาน · จุดตรึงจากเคลวินเป็นองศาและพลังงาน
ป้อนอุณหภูมิในสเกลใดก็ได้ แท็บแรกแปลงเป็นเคลวินและองศาเซลเซียส ฟาเรนไฮต์ และแรงคิน แท็บที่สองแสดงพลังงานของอนุภาคและสีของแสง แท็บที่สามแสดงจุดตรึงของสเกล ITS-90
| {k} | {v} | {note} |
อุณหภูมิในเอกภพต่างกันเกือบ 10¹⁷ เท่า กลุ่มอะตอมที่เย็นที่สุดในห้องปฏิบัติการถูกทำให้เย็นถึงหลายร้อยพิโกเคลวิน แกนดวงอาทิตย์ร้อนกว่า 15 ล้านเคลวิน มนุษย์อยู่ในแถบแคบรอบ 300 K ที่น้ำเป็นของเหลวได้
04 · เครื่องมือวัด
เซลล์ · เทอร์มอมิเตอร์แก๊ส · ไพโรมิเตอร์ · อะคูสติกอุณหภูมิตรวจสอบที่จุดซึ่งสารเปลี่ยนสถานะ
{title}
{text}
05 · กฎการเขียน
K ไม่มีองศา · °C มีองศาK เขียนโดยไม่มีเครื่องหมายองศา
เคลวินเขียนด้วย K ตัวใหญ่ เว้นวรรคหลังตัวเลข และไม่มี «°» องศาเซลเซียสเขียน «°C» เว้นวรรคเช่นกัน ผลต่างอุณหภูมิให้ในเคลวินหรือองศาเซลเซียสก็ได้ — ตัวเลขเท่ากัน
ตั้งแต่ปี 1967 เคลวินไม่ใช่องศา และไม่ใส่ «°» หน้า K หากไม่มี «°» C ตัวใหญ่คือคูลอมบ์ คำอุปสรรคและสัญลักษณ์เขียนด้วยอักษรละตินและตัวใหญ่-เล็กให้ถูก: mK ไม่ใช่ mk ค่าคงที่ของโบลต์ซมันน์มีหน่วย J/K ชื่อหน่วยเขียนด้วยตัวเล็ก และ «องศาเคลวิน» เป็นชื่อเก่าที่เลิกใช้
06 · หน่วยข้างเคียง
อุณหพลศาสตร์ขั้นเท่ากัน ศูนย์เลื่อนไป 273.15
Jk·T — พลังงานต่ออนุภาค
molR = N_A·k เชื่อมแก๊สกับอุณหภูมิ
07 · ภาคประวัติ
คลังเอกสาร · จากแก๊สของชาร์ลถึงค่าคงที่ของโบลต์ซมันน์ศูนย์ที่ไปไม่ถึงถูกค้นพบได้อย่างไร
{title}
{text}
จุดของน้ำกลายเป็นค่าที่วัดได้
ตั้งแต่ปี 1954 ถึง 2019 เคลวินนิยามแบบนี้: จุดร่วมสามสถานะของน้ำเท่ากับ 273.16 K พอดี ที่จุดนี้ น้ำแข็ง น้ำ และไอน้ำอยู่ร่วมกัน สร้างซ้ำได้ในเซลล์แก้วที่บรรจุน้ำบริสุทธิ์มาก และแต่ละประเทศมีเซลล์ชุดของตนเอง
แต่น้ำกลับเป็นมาตรฐานที่เอาแน่ไม่ได้ อุณหภูมิของจุดร่วมสามสถานะขึ้นกับไอโซโทปของไฮโดรเจนและออกซิเจนในน้ำ ในปี 2019 จึงแยกเคลวินออกจากน้ำ และกำหนดผ่านค่าคงที่ของโบลต์ซมันน์ ตอนนี้ 273.16 K เป็นค่าที่วัดได้ มีความไม่แน่นอนราว 0.1 mK
สำหรับเทอร์มอมิเตอร์ทั่วไปไม่มีอะไรเปลี่ยน ทางขวาคือสองขั้นของสเกลเดียวกัน เดิมสมอของมันคือน้ำ ตอนนี้คือพลังงานของอนุภาค และน้ำกลายเป็นจุดตรึงจุดหนึ่ง
สารบัญปริมาณ
อุณหภูมิและความร้อน · แผ่นข้อมูลหน่วย 12 แผ่น
ดัชนี · ทุกปริมาณในหน้าเดียวห้องทดลองที่ทางเข้าดัชนีกรดหยดเดียวเปลี่ยนสีน้ำผลไม้ เกลือย้อมสีเปลวไฟ น้ำแข็งตัวเมื่อถูกเคาะ ข้างใต้คือทุกหน้าของ Simetrium เรียงตามสาขาและตามลำดับอักษรเปิดดัชนี →
