左边是一支玻璃温度计。液柱从绝对零度升到 373 K 再降下来；接近零度时，一个蓝色标记闪一下。右边容器里的气体分子在运动：蓝色的慢，橙色的快。容器里透出字母 K。下方显示屏读数 273.16 K——水的三相点。录制指示灯在闪烁。
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SI 基本单位修订 2026-10开尔文 K
SI 基本单位 · 量：热力学温度——粒子运动平均能量的量度
为什么没有比 −273.15 °C 更冷的
18 世纪，物理学家注意到：在封闭容器里冷却气体时，压强每降一度就按同样的比例下降。把这条直线在图上延长，他们找到了压强会变为零的那一点——约 −273 °C。再冷就不可能了：分子已经无法再慢下来。
开尔文温标就从这一点——绝对零度——开始。它的分度与摄氏温标相同，所以 0 °C 就是 273.15 K，而水在标准气压下约在 373.12 K 沸腾。通常意义上的负开尔文是不存在的。
自 2019 年起，开尔文通过玻尔兹曼常数 k = 1.380 649·10⁻²³ J/K 定义。它把温度和能量联系起来。在温度 T 下，每个气体分子平均带有 3/2·k·T 的动能。温度计本质上测的就是它。
开尔文的符号是大写 K，不带度号：写“300 K”，不写“300 °K”。量用大写 T 表示。单位名称用小写——kelvin——尽管它来自开尔文勋爵。小写 k 是玻尔兹曼常数和词头“千”。
开尔文和摄氏度大小相同，但零点不同。20 °C 就是 293.15 K。温差在两种单位中相同：升高 5 °C 就是升高 5 K。也别把温度和热量混为一谈：温度不是能量，而是每个粒子平均分到的能量的量度。
01 · 定义
粒子能量 · 气体 · 热辐射分子在气体中飞行，在液体中推挤，在固体中原地振动。它们运动得越快，温度就越高。以开尔文表示的温度与这种运动的平均动能成正比：开尔文翻倍，能量翻倍。
所以气体的压强和体积随开尔文温度正比增长，而不是随摄氏度。把轮胎里的空气从 0 加热到 27 °C，并不是“无穷倍”，而是从 273 K 升到 300 K：压强约增加 10 %。
热的物体会发光。温度越高，携带光最多的波长就越短。炭火在 1000 K 时发暗红光，灯丝在 2700 K 时发黄白光，太阳表面在 5772 K 时发白光。根据发光的颜色就能测温，无需接触物体。
开尔文升高时会发生什么变化
用滑块把温度设在 1 到 6000 K 之间。左边容器里的气体分子在运动：它们的平均速率随温度的平方根增长，而对器壁的压强与温度成正比。分子的颜色表示它的速率：蓝色慢，橙色快。右边是一个钨球：温度升高时它开始发光，先是暗红，然后变黄、变白。选择气体——氦、氮或氙：在同一温度下，轻分子运动得更快。下方有三个视图。“压强”是 p 随 T 变化的直线和绝对零度点。“速率”是分子按速率的分布。“热辐射”是热物体的光谱及其峰值。
每向零度迈一步，都比上一步更难
要冷却一个物体，就得用比它更冷的东西把热量取走。越接近零度，剩下的热量越少，也越难取走。激光和磁阱能把原子云冷却到十亿分之一开尔文，但零度本身始终是只能逼近的极限。
02 · 换算
温标 · 能量 · 固定点从开尔文到度数和能量
输入任意温标下的温度。第一个选项卡把它换算成开尔文以及摄氏度、华氏度和兰氏度。第二个显示粒子的能量和发光颜色。第三个列出 ITS-90 温标的固定点。
| {k} | {v} | {note} |
宇宙中的温度相差近 10¹⁷ 倍。实验室里最冷的原子云已被冷却到几百皮开尔文；太阳核心的温度超过 1500 万开尔文。人类生活在 300 K 附近的一条窄带里，那里的水可以是液态。
04 · 测量仪器
安瓿 · 气体温度计 · 高温计 · 声学温度在物质发生变化的点上校验
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05 · 书写规则
K 不带度号 · °C 带度号K 不带度号
开尔文写作大写 K，数字后空一格，不加“°”。摄氏度写作“°C”，同样空一格。温差可以用开尔文或摄氏度表示——数值相同。
自 1967 年起，开尔文不再是“度”，K 前不加“°”。没有“°”，大写 C 是库仑。词头和符号用拉丁字母书写，大小写要正确：mK，不是 mk。玻尔兹曼常数的单位是 J/K。单位名称用小写，“开氏度”是过时的叫法。
06 · 相邻单位
热力学07 · 历史部分
档案 · 从查理的气体到玻尔兹曼常数无法到达的零度是怎样找到的
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水的那一点变成了测量值
1954 年到 2019 年，开尔文是这样定义的：水的三相点精确为 273.16 K。在这一点上，冰、液态水和水汽同时存在。它在装有极纯水的玻璃瓶中复现，每个国家都有自己的一套三相点瓶。
可是水被证明是个任性的基准：三相点的温度取决于其中氢和氧的同位素。于是在 2019 年，开尔文与水脱钩，改由玻尔兹曼常数确定。如今 273.16 K 是一个测量值，不确定度约为 0.1 mK。
对普通温度计来说，什么都没变。右边是同一温标的两级台阶：过去它的锚是水，现在是粒子的能量，而水成了固定点之一。
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温度与热 · 12 个单位页
目录 · 所有量都在一页目录入口处的实验室一滴酸改变果汁的颜色，盐给火焰染色，水被轻敲一下就结冰。下面是 Simetrium 的全部页面，按学科和字母顺序排列。打开目录 →
