Kelvin

Le kelvin est une unité de mesure de température . Ce est l'un des sept unités de base de la Système international d'unités (SI) et se voit attribuer le symbole de l'unité K. L'échelle Kelvin est une absolue température thermodynamique l'échelle en utilisant comme point nulle zéro absolu , la température à laquelle tout mouvement thermique cesse dans la description classique de la thermodynamique . Le kelvin est défini comme la fraction ¹ / _273,16 de la température thermodynamique de la point triple de l'eau (exactement 0,01 ° C ou ° F 32,018).

L'échelle Kelvin est nommé d'après le natif de Belfast, Ingénieur et physicien de l'Université de Glasgow William Thomson, 1er Baron Kelvin (1824-1907), qui a écrit de la nécessité d'une "échelle thermométrique absolue". Contrairement à la degrés Fahrenheit et degrés Celsius , le kelvin est pas mentionnée ou imprimée comme un degré. Le kelvin est l'unité primaire de mesure dans les sciences physiques, mais est souvent utilisé en combinaison avec le degré Celsius, qui a la même grandeur. En soustrayant 273,16 K de la température de la point triple de l'eau (0,01 ° C) rend zéro absolu (0 K) équivalent à -273,15 ° C (-459,67 ° F).

Histoire

Lord Kelvin, l'homonyme de l'unité

1848

Lord Kelvin (William Thomson) , a écrit dans son journal, Sur un thermométrique échelle absolue, de la nécessité d'une échelle selon laquelle «froide infinie" (de zéro absolu) était point zéro de l'échelle, et qui a utilisé le degré Celsius pour son incrément de l'unité. Thomson a calculé que le zéro absolu était équivalente à -273 ° C sur les thermomètres de l'air de l'époque. Cette échelle absolue est connu aujourd'hui comme l'échelle de température thermodynamique Kelvin. La valeur de Thomson "-273" est l'inverse de 0,00366-le coefficient de dilatation du gaz admis par degré Celsius par rapport au point de glace, ce qui donne une consistance remarquable à la valeur actuellement acceptée.

1954

Résolution 3 de la 10e CGPM a donné l'échelle Kelvin sa définition moderne en désignant le point triple de l'eau comme son deuxième point de définir et assigné sa température exactement 273,16 kelvin.

1967/1968

Résolution 3 de la 13e CGPM rebaptisé l'incrément de l'unité de température thermodynamique "kelvin", symbole K, en remplaçant «degré absolu", symbole ° K. En outre, se sentir utile de définir plus explicitement l'ampleur de l'augmentation de l'unité, la 13e CGPM également tenu dans la résolution 4 que «Le kelvin, unité de température thermodynamique, est égale à la fraction ¹ / _273,16 de la température thermodynamique du point triple de l'eau ".

2005

Le Comité International des Poids et Mesures (CIPM), un comité de la CGPM, a affirmé que, pour les fins de la délimitation de la température du point triple de l'eau, la définition de l'échelle de température thermodynamique Kelvin se réfère à l'eau ayant une composition isotopique spécifiée comme VSMOW.

conventions d'utilisation

Cette Unité SI est nommé d'après William Thomson, 1er Baron Kelvin . Comme à chaque Système international d'unités (SI) unité dont le nom est dérivé du nom propre d'une personne, la première lettre de son symbole est majuscules (K). Toutefois, lorsqu'une unité SI est écrit en anglais, il faut toujours commencer par une lettre minuscule (kelvin), sauf dans une situation où ne importe quel mot dans cette position serait capitalisé, comme au début d'une phrase ou dans capitalisés comme un titre. Notez que "degré Celsius "est conforme à cette règle parce que le« d »est en minuscules. -basé Sur Le Système international d'unités, la section 5.2. Lorsque énoncé ou parlée, l'unité est au pluriel en utilisant les mêmes règles grammaticales que pour les autres Unités telles que l'IS volts ou ohms (par exemple, "le point triple de l'eau est exactement 273,16 kelvins"). Lorsqu'il est fait référence à «l'échelle Kelvin", le mot «kelvin», ce qui est normalement un nom-fonctions adjectivale de modifier le nom "échelle" et est capitalisé. Comme avec la plupart des autres symboles d'unités SI (symboles d'angle, par exemple 45 ° 3'4 ", sont l'exception), il ya un espace entre la valeur numérique et le symbole de kelvin (par exemple," 99,987 K ").

Avant le 13 Conférence générale des poids et mesures (CGPM) en 1967-1968, le kelvin unité a été appelé un "degré", la même que pour les autres échelles de température à l'époque. Il a été distingué des autres échelles avec soit le suffixe adjectif «Kelvin» («degré Kelvin») ou «absolue» («degré absolu") et son symbole est ° K. Ce dernier (degré absolu), qui était le nom officiel de l'unité à partir de 1948 jusqu'en 1954, était plutôt ambigu car il pourrait également être interprétée comme se référant à la Échelle Rankine. Avant la 13e CGPM, le pluriel était "degrés absolus». La 13e Conférence générale a changé le nom de l'unité de simplement "kelvin" (symbole K). L'omission de «degré» indique que ce ne est pas par rapport à un point de référence arbitraire comme les échelles Celsius et Fahrenheit (bien que l'échelle Rankine a continué à utiliser «degré Rankine»), mais plutôt une unité absolue de mesure qui peut être manipulé algébrique ( par exemple, multiplié par deux pour indiquer deux fois le montant de «énergie moyenne" disponible chez les degrés élémentaires de liberté du système).

Utiliser en conjonction avec Celsius

En sciences et en génie, degrés Celsius et kelvins sont souvent utilisées simultanément dans le même article (par exemple, «... sa valeur mesurée est de 0,01028 ° C avec une incertitude de 60 μK ..."). Cette pratique est autorisée parce que le degré Celsius est un nom spécial du kelvin pour utilisation dans l'expression des températures Celsius et l'ampleur du degré Celsius est exactement égale à celle du kelvin. Nonobstant le fait que l'approbation officielle fournie par la Résolution 3 des Etats CGPM 13e, "un intervalle de température peut également être exprimé en degrés Celsius", la pratique d'utiliser simultanément "° C" et "K" reste répandue dans le monde scientifique comme le utilisation de SI préfixé formes de degré Celsius (tels que "° C μ" ou "microdegrees Celsius") pour exprimer un intervalle de température n'a pas été largement adopté.

Redéfinition proposée

En 2005, le CIPM a lancé un programme de redéfinir, entre autres, le kelvin utilisant une base plus rigoureuse que ce qui était en cours d'utilisation. La (2010) définition actuelle ne est pas satisfaisante pour des températures inférieures à 20 K et supérieures à 1300 K. Il est prévu que le programme sera terminé à temps pour son adoption par le CGPM lors de sa réunion 2011. Le comité propose la définition du kelvin que l'échelle de température pour laquelle La constante de Boltzmann est 1,380 6 505 × 10 ^-23 J / K exactement.

D'un point de vue scientifique, ce reliera la température au reste du SI et aboutir à une définition stable qui est indépendant de toute substance particulière. D'un point de vue pratique, la redéfinition va passer inaperçu; l'eau sera toujours geler à 0 ° C (32 ° F, 273,15 K).

Utilisations pratiques

Température de couleur

Le kelvin est souvent utilisé dans la mesure de la la température de couleur des sources lumineuses. La température de couleur est basée sur le principe selon lequel noir radiateur du corps émet de la lumière dont la couleur dépend de la température du radiateur. Corps noirs avec des températures inférieures à 4000 K apparaissent rougeâtres tandis que ceux ci-dessus à propos de 7500 K apparaît bleuâtre. La température de couleur est important dans les domaines de la projection de l'image et la photographie où une température de couleur d'environ 5600 K est nécessaire pour correspondre à "lumière du jour" émulsions de film. En astronomie , le Type spectral des étoiles et leur place sur le Diagramme de Hertzsprung-Russell sont basés, en partie, de leur température de surface, connu sous le nom température efficace. La photosphère du Soleil , par exemple, a une température effective de 5778 K.

Kelvin comme une mesure de bruit

En électronique, le kelvin est utilisé comme un indicateur de la un circuit bruyante est en relation avec une ultime bruit de fond, à savoir la température de bruit. La dite Johnson-Nyquist bruit de résistances et de condensateurs discrets est un type de bruit thermique provenant de la La constante de Boltzmann et peut être utilisé pour déterminer la température de bruit d'un circuit à l'aide du Friis formules pour le bruit.

Conversion de température entre les unités