Solda cam bir termometre. Sütun mutlak sıfırdan 373 K’e yükselir ve yeniden iner; sıfıra yakın mavi bir işaret yanıp söner. Sağda bir kapta gaz molekülleri hareket eder: maviler yavaş, turuncular hızlı. Kabın içinden K harfi belirir. Altta ekran 273,16 K gösterir — suyun üçlü noktası. Bir kayıt lambası yanıp söner.
Birim sayfası
SI temel birimirev. 2026-10Kelvin K
SI temel birimi · nicelik: termodinamik sıcaklık — parçacık hareketinin ortalama enerjisinin ölçüsü
Neden hiçbir şey −273,15 °C’tan soğuk değildir
18. yüzyılda fizikçiler, kapalı bir kaptaki gaz soğutulunca basıncın her derecede aynı oranda düştüğünü fark etti. Bu doğruyu grafikte uzatarak basıncın sıfır olacağı noktayı buldular: yaklaşık −273 °C. Daha soğuk olamaz: moleküllerin daha fazla yavaşlayacak yeri kalmaz.
Kelvin ölçeği bu noktadan, mutlak sıfırdan başlar. Bölmeleri Celsius ölçeğininkilerle aynıdır; bu yüzden 0 °C, 273,15 K’dir ve su normal basınçta yaklaşık 373,12 K’de kaynar. Olağan anlamda negatif kelvin yoktur.
2019’dan beri kelvin, Boltzmann sabiti k = 1,380 649·10⁻²³ J/K aracılığıyla tanımlanır. Bu sabit sıcaklığı enerjiye bağlar. T sıcaklığında her gaz molekülü ortalama 3/2·k·T kinetik enerji taşır. Termometre de aslında tam olarak bunu ölçer.
Kelvinin simgesi derece işareti olmayan büyük K’dir: «300 K», «300 °K» değil. Nicelik büyük T ile yazılır. Birimin adı küçük harfle yazılır — kelvin — her ne kadar Lord Kelvin’den gelse de. Küçük k, Boltzmann sabiti ve kilo önekidir.
Kelvin ile Celsius derecesi aynı büyüklüktedir, ama sıfırları farklıdır. 20 °C, 293,15 K’dir. Sıcaklık farkı iki birimde de aynıdır: 5 °C daha sıcak, 5 K daha sıcak demektir. Isıyla da karıştırmayın: sıcaklık enerji değil, enerjinin parçacık başına ortalama payının ölçüsüdür.
01 · Tanım
parçacık enerjisi · gaz · akkorlukMoleküller gazda uçuşur, sıvıda birbirini iter, katıda yerinde titrer. Ne kadar hızlı hareket ederlerse sıcaklık o kadar yüksektir. Kelvin cinsinden sıcaklık, bu hareketin ortalama kinetik enerjisiyle doğru orantılıdır: iki kat kelvin, iki kat enerji.
Bu yüzden bir gazın basıncı ve hacmi Celsius derecesiyle değil, kelvin cinsinden sıcaklıkla doğru orantılı artar. Bir lastikteki havayı 0’dan 27 °C’a ısıtmak «sonsuz kat fazla» değil, 273’ten 300 K’e çıkmaktır: basınç yaklaşık %10 artar.
Sıcak bir cisim akkor hâle gelir. Sıcaklık ne kadar yüksekse, en çok ışığı taşıyan dalga boyu o kadar kısadır. Kor 1000 K’de koyu kırmızı, ampul teli 2700 K’de sarımsı beyaz, Güneş’in yüzeyi 5772 K’de beyaz parlar. Işığın renginden, cisme dokunmadan sıcaklık ölçülür.
Kelvinler artınca ne değişir
Kaydırıcıyla sıcaklığı 1 ile 6000 K arasında ayarlarsınız. Soldaki kapta gaz molekülleri hareket eder: ortalama hızları sıcaklığın kareköküyle, duvarlara olan basınç ise sıcaklıkla doğru orantılı artar. Molekülün rengi hızını gösterir: mavi yavaş, turuncu hızlı. Sağda tungsten bir küre: sıcaklık arttıkça akkor hâle gelir, önce koyu kırmızı, sonra sarı ve beyaz. Gazı seçin — helyum, azot ya da ksenon: aynı sıcaklıkta hafif moleküller daha hızlı hareket eder. Altta üç görünüm var. «Basınç», T’ye karşı p doğrusu ve mutlak sıfır noktasıdır. «Hızlar», moleküllerin hıza göre dağılımıdır. «Akkorluk», sıcak bir cismin tayfı ve tepe noktasıdır.
Sıfıra her adım bir öncekinden zordur
Bir cismi soğutmak için ondan daha soğuk bir şeyle ısı almak gerekir. Sıfıra yaklaştıkça daha az ısı kalır ve onu almak zorlaşır. Lazerler ve manyetik tuzaklar atom bulutlarını kelvinin milyarda birlerine kadar soğutur, ama sıfırın kendisi yalnızca yaklaşılabilen bir sınır olarak kalır.
02 · Dönüşüm
ölçekler · enerji · sabit noktalarKelvinden derecelere ve enerjiye
Herhangi bir ölçekte bir sıcaklık girin. İlk sekme onu kelvine ve Celsius, Fahrenheit ve Rankine derecelerine çevirir. İkincisi bir parçacığın enerjisini ve ışığın rengini gösterir. Üçüncüsü ITS-90 ölçeğinin sabit noktalarını.
| {k} | {v} | {note} |
Evrendeki sıcaklıklar neredeyse 10¹⁷ kat farklılık gösterir. Laboratuvarlardaki en soğuk atom bulutları birkaç yüz pikokelvine kadar soğutuldu; Güneş’in çekirdeği 15 milyon kelvinden sıcaktır. İnsanlar, suyun sıvı olabildiği 300 K civarındaki dar bir bantta yaşar.
04 · Ölçüm aletleri
hücre · gaz termometresi · pirometre · akustikSıcaklık, bir maddenin değiştiği noktalarda denetlenir
{title}
{text}
05 · Yazım kuralları
derecesiz K · dereceli °CK, derece işaretsiz yazılır
Kelvin büyük K ile, sayıdan sonra boşlukla ve «°» olmadan yazılır. Celsius derecesi «°C» olarak, yine boşlukla yazılır. Sıcaklık farkı kelvin ya da Celsius derecesiyle verilebilir — sayılar aynıdır.
1967’den beri kelvin bir derece değildir ve K’nin önüne «°» konmaz. «°» olmadan büyük C coulombdur. Önek ve simge Latin harfleriyle, doğru büyük-küçük harfle yazılır: mK, mk değil. Boltzmann sabitinin birimi J/K’dir. Birimin adı küçük harfle yazılır, «Kelvin derecesi» ise eskimiş bir addır.
06 · Komşu birimler
termodinamikAynı adım, sıfır 273,15 kaydırılmış.
Jk·T — parçacık başına enerji.
molR = N_A·k gazı ve sıcaklığı bağlar.
07 · Tarihsel bölüm
arşiv · Charles’ın gazından Boltzmann sabitineUlaşılamayan bir sıfır nasıl bulundu
{title}
{text}
Su noktası ölçülen bir değer oldu
1954’ten 2019’a kadar kelvin şöyle tanımlanıyordu: suyun üçlü noktası tam 273,16 K’dir. Bu noktada buz, sıvı su ve buhar bir arada bulunur. Çok saf su içeren cam bir hücrede elde edilir ve her ülkenin kendi hücre takımı vardı.
Ama su kaprisli bir etalon çıktı: üçlü noktanın sıcaklığı içindeki hidrojen ve oksijen izotoplarına bağlıdır. Bu yüzden 2019’da kelvin sudan ayrıldı ve Boltzmann sabitiyle sabitlendi. Artık 273,16 K, yaklaşık 0,1 mK belirsizlikle ölçülen bir değerdir.
Sıradan termometreler için hiçbir şey değişmedi. Sağda aynı ölçeğin iki basamağı var: eskiden çapası suydu, şimdi bir parçacığın enerjisi; su da sabit noktalardan biri oldu.
Büyüklük kataloğu
Sıcaklık ve ısı · 12 birim sayfası
Dizin · tüm büyüklükler tek sayfadaDizinin girişindeki laboratuvarBir damla asit suyun rengini değiştirir, tuz alevi boyar, su bir vuruşla donar. Altlarında Simetrium’un tüm sayfaları, alanlara göre ve alfabetik olarak.Dizini aç →
