開爾文[熱力學溫度單位]

開爾文[熱力學溫度單位]
開爾文[熱力學溫度單位]
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開爾文(Kelvins),為熱力學溫標或稱絕對溫標,是國際單位制中的溫度單位。 開爾文溫度常用符號K表示,其單位為開。 每變化1K相當於變化1℃,計算起點不同。攝氏度以冰水混合物的溫度為起點,而開爾文是以絕對零度作為計算起點,即-273.15℃=0K。開爾文過去也曾稱為絕對溫度。水的三相點溫度為0.0076℃,也可以說開爾文是將水三相點的溫度定義為273.16K後所得到的溫度。 2018年11月16日 ,第26屆國際計量大會通過“修訂國際單位制”決議,正式更新包括國際標準質量單位“千克”在內的4項基本單位定義。新國際單位體系採用物理常數重新定義質量單位“千克”、電流單位“安培”、溫度單位“開爾文”和物質的量單位“摩爾”。

基本信息

歷史

•1848年

•開爾文勳爵(威廉·湯姆森)在其論文《關於一種絕對溫標》(On an Absolute Thermometric Scale)中寫道,需要一種以“絕對的冷”(絕對零度)作為零點的溫標,使用攝氏度作為其單位增量。湯姆森用當時的空氣溫度計測算出絕對零度等於−273 °C。這種絕對溫標現在稱為開爾文熱力學溫標。

•1954年

•第10屆國際計量大會(CGPM)第3號決議給出了熱力學溫標的現代定義,表明水的三相點為其第二定義點,並規定將其溫度訂定為273.15開。

•1967-1968年

•第13屆CGPM第3號決議將熱力學溫度的單位增量由“絕對度”(符號K)更名為“開爾文”(符號K)。同時,因為意識到要更明確地定義單位增量的程度的必要,第13次在國際度量衡大會第4號決議中指出“開爾文,熱力學溫度單位,等於水的三相點的熱力學溫度的⁄。”

•2005年

•國際計量委員會聲稱為了闡明水的三相點的溫度,開爾文熱力學溫標中的定義適用於VSMOW標準中規定的水有同位素結構。

•2018年

•2018年11月16日,國際計量大會通過決議,1開爾文將定義為“對應玻爾茲曼常數 為1.380649×10^-23J·K^-1的熱力學溫度”。新的標準定義將於2019年5月20日起正式生效。

標度

開氏溫度標度是用理想氣體來確立的,它的零點被稱為絕對零度。根據熱學中理想氣體分子平均動能的方程:

E=ikT/2

當溫度在絕對零度時(T=0 K),氣體分子的動能為零。為了方便起見,開氏溫度計的刻度間隔與攝氏溫度計上的刻度間隔相一致,也就是說,開氏溫度計上的一度等於攝氏溫度計上的一度,水的冰點攝氏溫度計為0℃,開氏溫度計為273.15K。

色溫單位

以絕對溫度 K 來表示,即將一標準黑體加熱,溫度升高到一定程度時顏色開始由深紅—淺紅—橙—黃—白—藍,逐漸改變,某光源與黑體的顏色相同時,我們將黑體當時的絕對溫度稱為該光源之色溫。

單位轉化

開氏度 = 攝氏度+273.15

實際使用

開爾文常用於測量光源的色溫。色溫基於黑體發出的光的顏色取決於輻射體的溫度的原理。溫度低於約4000 K的黑體為淺紅色,溫度高於約7500 K為淺藍色。色溫在投影和攝影的領域很重要,約5600 K的色溫需要匹配“日光”膠片。在天文學領域,恆星的光譜和它們在赫羅圖中的位置部分取決於他們的表面溫度,被稱作有效溫度。例如,太陽的光球的有效溫度為5778 K。

單位轉換

從開氏溫標換算至其他溫度單位從其他溫度單位換算至開氏溫標
攝氏溫標[°C] = [K] - 273.15[K] = [°C] + 273.15
華氏溫標[°F] = [K] ×⁄− 459.67[K] = ([°F] + 459.67) ×⁄
蘭金溫標[R] = [K] ×⁄[K] = [R] ×⁄
Delisle[°De] = (373.15 − [K]) ×⁄[K] = 373.15 − [°De] ×⁄
牛頓溫標[°N] = ([K] − 273.15) ×⁄[K] = [°N] ×⁄+ 273.15
列氏溫標[°Ré] = ([K] − 273.15) ×⁄[K] = [°Ré] ×⁄+ 273.15
Rømer[°Rø] = ([K] − 273.15) ×⁄+ 7.5[K] = ([°Rø] − 7.5) ×⁄+ 273.15

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