Kelvin

El kelvin es un unidad de medida de temperatura . Es una de las siete unidades de base en la Sistema Internacional de Unidades (SI) y se le asigna el símbolo de la unidad K. La escala Kelvin es una, absoluta temperatura termodinámica escala utilizando como su punto nulo cero absoluto , la temperatura a la que todo movimiento térmico cesa en la descripción clásica de la termodinámica . El kelvin se define como la fracción ¹ / _273,16 de la temperatura termodinámica de la punto triple del agua (exactamente 0,01 ° C o 32,018 ° F).

La escala Kelvin se nombra después de nacido en Belfast el, Ingeniero y físico de la Universidad de Glasgow William Thomson, 1er Baron Kelvin (1824-1907), quien escribió sobre la necesidad de una "escala termométrica absoluta". A diferencia de la grado Fahrenheit y grado Celsius , el kelvin no se conoce o composiciones tipográficas, como un título. El kelvin es la unidad primaria de la medición en las ciencias físicas, pero se utiliza a menudo en conjunción con el grado Celsius, que tiene la misma magnitud. Restando 273,16 K de la temperatura de la punto de agua (0,01 ° C) de triple hace cero absoluto (0 K) equivale a -273,15 ° C (-459,67 ° C).

Historia

Lord Kelvin, el homónimo de la unidad

1848

Lord Kelvin (William Thomson) , escribió en su papel, en un Absoluto termométrica Escala, de la necesidad de una escala según el cual "el frío infinito" (cero absoluto) fue punto cero de la escala, y el que se utiliza el grado Celsius por su unidad de incremento. Thomson calculó que el cero absoluto fue equivalente a -273 ° C en los termómetros de aire de la época. Esta escala absoluta que hoy se conoce como la escala de temperatura termodinámica Kelvin. El valor de Thomson de "-273" era el recíproco de 0,00366-el coeficiente de expansión de gas aceptado por grado Celsius con respecto al punto de hielo, dando una consistencia notable con el valor actualmente aceptado.

1954

Resolución de 3 de la décima CGPM dio la escala de Kelvin su definición moderna mediante la designación de la punto triple del agua como su segundo punto que define y asigna su temperatura hasta exactamente 273,16 kelvin.

1967/1968

Resolución de 3 de la CGPM 13 renombró el incremento unidad de temperatura termodinámica "kelvin", símbolo K, en sustitución de "grado absoluto", símbolo ° K. Además, sintiéndose útil definir más explícitamente la magnitud del incremento unidad, la CGPM 13 celebrada también en la Resolución 4 que "El kelvin, unidad de temperatura termodinámica, es igual a la fracción ¹ / _273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua ".

2005

El Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM), un comité de la CGPM, afirmó que a los efectos de la delimitación de la temperatura del punto triple del agua, la definición de la escala de temperatura termodinámica Kelvin se referiría al agua con una composición isotópica especificado como VSMOW.

Convenciones de uso

Este Unidad SI lleva el nombre de William Thomson, 1er Baron Kelvin . Como con cada Sistema Internacional de Unidades (SI) la unidad cuyo nombre se deriva del nombre propio de una persona, la primera letra de su símbolo es mayúsculas (K). Sin embargo, cuando una unidad del SI se explica en Inglés, debe siempre comenzar con una letra minúscula (kelvin), excepto en una situación en la que cualquier palabra en esa posición sería capitalizado, como al principio de una frase o en el material capitalizado como un título. Tenga en cuenta que el "grado Celsius "cumple con esta regla porque la" d "es minúscula. -basado En El Sistema Internacional de Unidades, la sección 5.2. Cuando explicado o hablada, la unidad está pluralizado utilizando las mismas reglas gramaticales como para otros Unidades del SI como el voltio o ohm (por ejemplo, "el punto triple del agua es exactamente 273,16 grados Kelvin"). Cuando se hace referencia a la "escala Kelvin", la palabra "kelvin", lo que normalmente es un sustantivo-funciones como adjetivo para modificar el sustantivo "escala" y se escribe con mayúscula. Como con la mayoría de otros símbolos de las unidades SI (símbolos de ángulo, por ejemplo, 45 ° 3'4 ", son la excepción) hay un espacio entre el valor numérico y el símbolo kelvin (por ejemplo," 99.987 K ").

Antes del 13 de Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM) en 1967-1968, la unidad kelvin fue llamado un "grado", lo mismo que con las otras escalas de temperatura en el momento. Se distingue de las otras escalas, ya sea con el sufijo adjetivo "Kelvin" ("grado Kelvin") o con "absoluta" ("grado absoluto") y su símbolo era ° K. Este último (grado absoluto), que era el nombre oficial de la unidad a partir de 1948 hasta 1954, fue bastante ambiguo, ya que también podría interpretarse como una referencia a la Escala Rankine. Antes de la CGPM 13, la forma plural era "grados absolutos". La CGPM 13 cambió el nombre de la unidad simplemente "kelvin" (símbolo K). La omisión de "grado" indica que no es relativo a un punto de referencia arbitrario como las escalas Celsius y Fahrenheit (aunque la escala Rankine continuó utilizando "Rankine"), sino más bien una unidad absoluta de medida que puede ser manipulada algebraicamente ( por ejemplo, multiplicado por dos para indicar el doble de la cantidad de "energía media" disponible entre los grados elementales de libertad del sistema).

Se utiliza con el Celsius

En la ciencia y en la ingeniería, grados Celsius y grados Kelvin se utiliza a menudo de forma simultánea en el mismo artículo (por ejemplo, "... su valor medido fue de 0,01028 ° C con una incertidumbre de 60 μK ..."). Esta práctica es permisible porque el grado Celsius es un nombre especial para el kelvin para su uso en la expresión de las temperaturas Celsius y la magnitud del grado Celsius es exactamente igual a la de la kelvin. A pesar de que el apoyo oficial proporcionado por la Resolución de 3 de los estados CGPM 13 ", un intervalo de temperatura también se puede expresar en grados Celsius", la práctica de utilizar simultáneamente tanto "° C" y "K" sigue extendida en todo el mundo científico como el uso de SI prefijo formas del grado Celsius (como "° C μ" o "microgrados Celsius") para expresar un intervalo de temperatura no ha sido ampliamente adoptado.

Redefinición propuesta

En 2005, la CIPM se embarcó en un programa para redefinir, entre otros, el kelvin utilizando una base más rigurosa que estaba en uso. La corriente (2010) la definición no es satisfactoria para temperaturas por debajo de 20 K y por encima de 1.300 K. Se prevé que el programa se completará a tiempo para su aprobación por la CGPM en su reunión de 2011. El comité propone la definición del kelvin como la escala de temperatura para la cual La constante de Boltzmann es exactamente 1.380 6 505 × 10 ^-23 J / K.

Desde un punto de vista científico, este se vinculará temperatura para el resto de SI y el resultado en una definición estable que es independiente de cualquier sustancia particular. Desde un punto de vista práctico, la redefinición pasará desapercibido; agua todavía se congelan a 0 ° C (32 ° F, 273.15 K).

Usos prácticos

Temperatura de color

El kelvin se utiliza a menudo en la medida de la temperatura de color de fuentes de luz. La temperatura de color se basa en el principio de que un radiador de cuerpo negro emite luz cuyo color depende de la temperatura del radiador. Cuerpos negros con temperaturas por debajo de unos 4000 K aparecen rojizas mientras que por encima de unos 7500 K aparecerá azulado. Temperatura de color es importante en el campo de la proyección de imagen y fotografía , donde se requiere una temperatura de color de aproximadamente 5.600 K para que coincida con "diurnas" emulsiones de película. En astronomía , la clasificación estelar de las estrellas y su lugar en el Diagrama de Hertzsprung-Russell se basa, en parte, de su temperatura de superficie, conocido como temperatura efectiva. La fotosfera del Sol , por ejemplo, tiene una temperatura efectiva de 5778 K.

Kelvin como una medida de ruido

En electrónica, el kelvin se utiliza como un indicador de cómo un circuito ruidoso es en relación con un último ruido de fondo, es decir, la temperatura de ruido. El llamado Ruido de Johnson-Nyquist de resistencias y condensadores discretos es un tipo de ruido térmico derivado de la Constante de Boltzmann y puede ser utilizado para determinar la temperatura de ruido de un circuito usando el Friis fórmulas para el ruido.

Conversión de temperatura entre las unidades