Kelvin
SI temel birimi · büyüklük: termodinamik sıcaklık
01 · Tanım
Kelvin, sıcaklığı ölçeğin gerçek başlangıcından ölçen tek birimdir, herhangi bir elverişli sıfırdan değil. Ve enerji üzerinden tanımlanan tek birim: SI'de sıcaklık, ısıl hareketin enerjisidir, fazlası değil.
2019'dan beri kelvin, Boltzmann sabitinin sabitlenmesiyle belirlenir: k = 1,380 649·10⁻²³ joule bölü kelvin. Bir kelvin, ısıl enerji kT'nin tam olarak 1,380 649·10⁻²³ joule değiştiği sıcaklık değişimidir. Bu ölçeğin sıfırı bir uzlaşma değil, ısıl hareketin durduğu noktadır.
Negatif mutlak sıcaklık yoktur: 0 K'de ısıl hareket durur. Sıfıra ulaşmak imkânsızdır — termodinamiğin üçüncü yasası. Laboratuvar rekoru 38 pikokelvin, ama sıfır değil.
02 · Dönüşüm
Bir sıcaklık girin — pasaport onu dönüştürür
Kelvin, SI öneklerinin anlam taşıdığı tek sıcaklık ölçeğidir: kriyostatta milikelvin, yıldızda megakelvin. Celsius ve Fahrenheit'ın sıfırı kaymıştır, bu yüzden ne önek ne çarpma kaldırırlar — yalnızca bir kaydırma ve bir katsayı.
Uygulamada sıcaklık Boltzmann sabitinden hesaplanmaz, ITS-90'ın sabit noktalarına göre karşılaştırılır: suyun üçlü noktası, kalay, çinko, gümüş ve altının katılaşma noktaları — on yedi belirlenmiş değer.
| Birim | Ad | Değer | Nerede görülür |
|---|---|---|---|
| µK | mikrokelvin | 2,95·10⁸ µK | lazerle soğutma, atom tuzakları |
| mK | milikelvin | 295 000 mK | kriyostatlar, kuantum bilgisayarlar |
| K | kelvin | 295 K | SI'de sıcaklığın temel yazımı |
| kK | kilokelvin | 0,295 kK | plazma, arklar, yıldız yüzeyleri |
| MK | megakelvin | 2,95·10⁻⁴ MK | yıldız çekirdekleri, füzyon tesisleri |
SI önekleri yalnızca kelvinle çalışır: Celsius ve Fahrenheit'ın sıfırı kaymıştır, onlara önek uygulanmaz
03 · Büyüklük mertebeleri
pikokelvinden kuark-gluon plazmasınaOda sıcaklığı, 295 K
04 · Ölçüm aletleri
Kelvin neyle ölçülür
Soy gazdaki ses hızı doğrudan kT ile bağlıdır. Boltzmann sabitinin kendisinin, sabitlenmeden önce ölçüldüğü birincil yöntem.
Bir dirençteki Johnson ısıl gürültüsü kT ile orantılıdır. Milikelvinden binlerce kelvine kadar kalibrasyonsuz çalışır.
Sıcaklığı ışıma tayfından Planck yasasıyla okur — fırınlar, döküm hâlindeki metal ve yıldız yüzeyleri böyle ölçülür.
İçinde buz, su ve buharın kendiliğinden 273,16 K tuttuğu bir su ampulü. Ölçeği aktarmanın çalışma noktası, 0,1 mK yinelenebilirlikle.
05 · Yazım kuralları
Sadece K — derece işareti ve nokta olmadan
«°K» işareti 1967'de kaldırıldı: kelvin bir derece değil, kendi başına bir birimdir, bu yüzden 300 K yazılır. Sembol büyük harftir çünkü bir soyadıdır; birimin adı küçük harfle yazılır: «üç yüz kelvin». Sıcaklık farkları SI'de kelvin olarak yazılır, sıcaklıkların kendisi Celsius cinsinden verilmiş olsa bile.
06 · Komşu birimler
Kelvin joule'ün yanında durur — Boltzmann sabiti onları doğrudan bağlar. Celsius derecesi, tanımında kelvin bulunan tek türetilmiş birimdir: aynı adım büyüklüğü, yalnızca sıfırı 273,15 K'ye kaydırılmış.
Oda sıcaklığında kT ≈ 0,025 eV — bu değer yarı iletkenler ve kimyasal tepkimeler için eşiği belirler.
07 · Tarihî bölüm
Mutlak sıfır nasıl arandı
William Thomson, sıfırı ısıl hareketin durması olan, adımını ise Celsius'tan alan bir ölçek önerdi. «°A» ile gösteriliyordu — absolute.
Aynı mutlak sıfır fikri, ama Fahrenheit adımıyla. Amerikan ısı tekniğinde yaşamayı sürdürüyor: 1 K = 1,8 °Ra.
Kelvin, üçlü noktanın sıcaklığının 1/273,16'sıydı — yani tek bir maddenin özelliklerine ve izotop bileşimine bağlıydı.
Derece işareti ve «derece» sözcüğüyle. 1967'de kaldırıldı: kelvin bir derece değil, kendi sıfırı olan bir temel birimdir.
Kelvin sudan kurtuldu, ama su işte kaldı
Suyun üçlü noktası üzerinden tanımın tatsız bir ayrıntısı vardı: bu noktanın sıcaklığı izotop bileşimine bağlıdır — ağır su sıradan sudan farklı donar ve okyanus suyunun referans bileşimini şart koşmak gerekiyordu. Boltzmann sabiti sabitlenince tanım maddeden kurtuldu; uygulamada ise üçlü nokta hücresi hâlâ yük beygiri: birincil gerçekleştirim pahalı, su ampulü ise 273,16 K'yi milikelvinin onda biri duyarlıkla yeniden üretiyor.
Katalog · Uluslararası Birimler Sistemi
Her büyüklüğe bir pasaport
Yedi temel birim, kendi adını taşıyan yirmi iki türetilmiş birim ve kullanımdan kalkmış sistemlerin arşivi. Her biri ayrı bir yaprak: tanım, boyut, dönüşüm, aletler, yazım kuralları. 36 dilde.
Temel birimler
kelvinin pasaportunu açKendi adını taşıyan türetilmişler
terakota ile — kelvin üzerinden tanımlanan tek birimTarihî sistemler
gösterimler arşiviPasaportun dili
36 dil. K sembolü ve formüller çevrilmez — tüm sürümlerde aynıdır; çevrilen, açıklama, örnekler ve her yazının yazım kurallarıdır.