Kelvin
Kelvin je jednou zo siedmich základných jednotiek SI a má značku K. Je to jednotka teploty rovnaká ako stupeň Celzia. Vyjadrujú sa pomocou nej teplotné rozdiely,[1] přičom sa užívajú aj jednotky menšie, ako decikelvin dK, milikelvin mK, alebo násobné ako kilokelvin kK, čo pre jednotku °C možné nie je.
Keď sa teplota udáva v kelvinoch bez uvedenia iného kontextu, ide o termodynamickú teplotu, ktorá sa ráta od absolútnej nuly, teda od teploty, pri ktorej sa podľa opisu klasickej termodynamiky zastaví všetok pohyb. Kelvin je definovaný ako 1/273,16 termodynamickej teploty trojného bodu vody (presne 0,01 °C alebo 32,018 °F).[2] Inými slovami, definícia hovorí, že trojný bod vody nastáva pri teplote presne 273,16 K. Keď teplotu nerátame od absolútnej nuly, možné písať napríklad: „bolo 20 °C, teda 20 K Celsiovej stupnice, 20 K nad bodom mrazu“.
Kelvinova stupnica je pomenovaná po inžinierovi a fyzikovi Glasgowskej univerzity Williamovi Lordovi Kelvinovi Thomsonovi (1824 – 1907), ktorý písal o potrebe absolútnej tepelnej stupnice. Na rozdiel od Fahrenheitových alebo Celziových stupňov sa pri Kelvinoch slovo stupeň nepoužíva.
Pre prevody medzi týmito stupnicami platí:
| z kelvinov | na kelviny | |
|---|---|---|
| Celzius | [°C] = [K] −273,15 | [K] = [°C] +273,15 |
| Fahrenheit | [°F] = [K] × 9⁄5 −459,67 | [K] = ([°F] +459,67) × 5⁄9 |
| Rankine | [°R] = [K] × 9⁄5 | [K] = [°R] × 5⁄9 |
| Veľkosť jednotiek teploty: 1 K = 1 °C = 9⁄5 °F = 9⁄5 °R | ||
Hodnota absolútnej nuly je potom 0 K = −273,15 °C = −459,67 °F = 0 °R.
História
[upraviť | upraviť zdroj]V roku 1848 písal Lord Kelvin vo svojej práci On an Absolute Thermometric Scale o potrebe stupnice, kde by nekonečný chlad (absolútna nula) bola najnižším bodom stupnice a ktorá by ako jednotku používala stupeň Celzia. Kelvin vypočítal, že absolútna nula bola rovná −273 °C na teplomeroch v tej dobe.[3] Táto absolútna stupnica je dnes známa ako Kelvinova stupnica termodynamickej teploty. Záporná prevrátená hodnota Kelvinovej hodnoty -273 je 0,00366 – táto hodnota je všeobecne prijímaná hodnota koeficientu expanzie plynu pri zmene teploty o 1 stupeň Celzia.
V roku 1954 rezolúcia 3 z 10. Generálnej konferencie pre váhy a miery (GKVM) moderne zadefinovala Kelvinovu stupnicu pridaním trojného bodu vody ako jej druhého definičného rámca a priradila mu hodnotu presne 273,16 Kelvinov.[4]
3. rezolúcia 13. GKVM v roku 1967/1968 nahradila stupeň Kelvina, °K,[5] a premenovala jednotku prírastku termodynamickej teploty na kelvin, symbol K. Štvrtá rezolúcia rovnakej konferencie zadefinovala kelvin ako 1/273,16 termodynamickej teploty trojného bodu vody.[2]
Navrhovaná redefinícia
[upraviť | upraviť zdroj]Medzinárodný úrad pre váhy a miery (MUVM) začal v roku 2005 s redefiníciou jednotiek, vrátane kelvinu, pomocou prísnejších pravidiel. Definícia z roku 2010 nebola dostatočná pre teploty pod 20 K a nad 1300 K.[6] Komisia navrhla definíciu kelvinu ako teplotnej stupnice, pre ktorú je hodnota Boltzmannovej konštanty presne 1,3806505×10−23 J/K.[7] Podľa tejto hodnoty je aktuálne (2023) kelvin definovaný v rámci sústavy SI, kde došlo k redefinícii v roku 2019. Z praktického pohľadu je redifinícia nepovšimnutá, voda stále mrzne pri 0 °C (273,15 K, 32 °F).[8]
Praktické použitie
[upraviť | upraviť zdroj]Farebná teplota
[upraviť | upraviť zdroj]Kelvin sa často používa na meranie farebnej teploty svetelných zdrojov. Farebná teplota je založená na princípe, že čierne teleso vyžaruje žiarenie, ktorého farba závisí na teplote žiariča. Čierne telesá s teplotou pod 4000 K sú červené a tie s teplotou nad 7500 K modré. Farebná teplota je dôležitá vo fotografii. V astronómii je na nej založená klasifikácia hviezd a ich pozícia v Hertzsprungovom-Reussellovom diagrame, napríklad fotosféra Slnka má efektívnu teplotu 5778 K.
Kelvin ako jednotka šumu
[upraviť | upraviť zdroj]V elektronike sa kelvin používa ako indikátor šumu obvodu vzhľadom na pozadie.
Referencie
[upraviť | upraviť zdroj]- ↑ HOWARD, Ludvig. Why do engineers sometimes change unit from degrees Celsius to Kelvin when expressing a temperature difference? [online]. Quora, 2017-01-23, [cit. 2018-03-09]. Dostupné online.
- 1 2 Resolution 4: Definition of the SI unit of thermodynamic temperature (kelvin) [online]. Bureau International des Poids et Mesures, 1967, [cit. 2008-02-06]. Dostupné online.
- ↑ LORD KELVIN, William. On an Absolute Thermometric Scale. Philosophical Magazine, October 1848. Dostupné online [cit. 2008-02-06].
- ↑ Resolution 3: Definition of the thermodynamic temperature scale [online]. Bureau International des Poids et Mesures, 1954, [cit. 2008-02-06]. Dostupné online.
- ↑ Resolution 3: SI unit of thermodynamic temperature (kelvin) [online]. Bureau International des Poids et Mesures, 1967, [cit. 2008-02-06]. Dostupné online.
- ↑ J. Fischer1. Report to the CIPM on the implications of changing the definition of the base unit kelvin [online]. International Committee for Weights and Measures (CIPM), 2007-05-02, [cit. 2010-02-23]. Dostupné online.
- ↑ Ian Mills. Draft Chapter 2 for SI Brochure, following redefinitions of the base units [online]. CCU, 29 September 2010, [cit. 2011-01-01]. Dostupné online.
- ↑ Updating the definition of the kelvin [online]. International Bureau for Weights and Measures (BIPM), [cit. 2010-02-23]. Dostupné online.
Iné projekty
[upraviť | upraviť zdroj]
Commons ponúka multimediálne súbory na tému Kelvin
