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開爾文

(熱力學温度單位)

鎖定
開爾文(Kelvins),為熱力學温標或稱絕對温標,是國際單位制中的温度單位。 [1]  開爾文温度常用符號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温度為起點,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温度。水的三相點温度為0.0076℃,也可以説開爾文是將水三相點的温度定義為273.16K後所得到的温度。2019年5月20日起,1開爾文被定義為“對應玻爾茲曼常數 [2]  為1.380649×10^-23J·K^-1的熱力學温度”。
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”、温度單位“開爾文”和物質的量單位“摩爾”。 [3] 
中文名
開爾文
外文名
Kelvins
單    位
應用學科
熱力學
定    義
熱力學温標或稱絕對温標
屬    性
温度單位

開爾文歷史

  • 1848年,開爾文勳爵(威廉·湯姆森)在其論文《關於一種絕對温標》(On an Absolute Thermometric Scale)中寫道,需要一種以“絕對的冷”(絕對零度)作為零點的温標,使用攝氏度作為其單位增量。湯姆森用當時的空氣温度計測算出絕對零度等於−273 °C。這種絕對温標稱為開爾文熱力學温標。 [4] 
  • 1954年,第10屆國際計量大會(CGPM)第3號決議給出了熱力學温標的現代定義,表明水的三相點為其第二定義點,並規定將其温度訂定為273.15開。
  • 1967年,第13屆CGPM第3號決議將熱力學温度的單位增量由“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,熱力學温度單位,等於水的三相點的熱力學温度的⁄273.16。” [6] 
  • 2005年國際計量委員會聲稱為了闡明水的三相點的温度,開爾文熱力學温標中的定義適用於VSMOW標準中規定的水有同位素結構。
  • 2018年11月16日,國際計量大會通過決議,1開爾文被定義為“對應玻爾茲曼常數 [2]  為1.380649×10^-23J·K^-1的熱力學温度”。新的標準定義於2019年5月20日起正式生效。 [2] 

開爾文標度

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

開爾文色温單位

以絕對温度 K 來表示,即將一標準黑體加熱,温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温度稱為該光源之色温

開爾文單位轉化

開氏度 = 攝氏度+273.15
百科x混知:圖解攝氏温標 百科x混知:圖解攝氏温標

開爾文實際使用

開爾文常用於測量光源的色温。色温基於黑體發出的光的顏色取決於輻射體的温度的原理。温度低於約4000 K的黑體為淺紅色,温度高於約7500 K為淺藍色。色温在投影和攝影的領域很重要,約5600 K的色温需要匹配“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温度,被稱作有效温度。例如,太陽的光球的有效温度為5778 K。 [5] 

開爾文單位轉換


從開氏温標換算至其他温度單位
從其他温度單位換算至開氏温標
攝氏温標
[°C] = [K] - 273.15
[K] = [°C] + 273.15
華氏温標
[°F] = [K] ×⁄5− 459.67
[K] = ([°F] + 459.67) ×⁄9
蘭金温標
[R] = [K] ×⁄5
[K] = [R] ×⁄9
Delisle
[°De] = (373.15 − [K]) ×⁄2
[K] = 373.15 − [°De] ×⁄3
牛頓温標
[°N] = ([K] − 273.15) ×⁄100
[K] = [°N] ×⁄33+ 273.15
列氏温標
[°Ré] = ([K] − 273.15) ×⁄5
[K] = [°Ré] ×⁄4+ 273.15
Rømer
[°Rø] = ([K] − 273.15) ×⁄40+ 7.5
[K] = ([°Rø] − 7.5) ×⁄21+ 273.15
參考資料