開爾文刻度

開爾文刻度

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。

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:

Ek=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。

歷史


1848年
開爾文是因英國科學家開爾文姓氏而得名的熱力學溫度單位。開爾文勛爵(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⁄273.16。”
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。

華氏度與開爾文度與攝氏度換算


三者關係
三者關係
換算公式:
式中:
K ——開爾文溫度(熱力學溫度),
℃ ——攝氏溫度
F ——華氏溫度

攝氏刻度與開爾文刻度比較


每變化1K相當於變化1℃,但是計算起點不同。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。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后所得到的溫度。

應用


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。