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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。

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溫度為起點,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後所得到的溫度。2019年5月20日起,1開爾文被定義為「對應玻爾茲曼常數 [1] 為1.380649×10^-23J·K^-1的熱力學溫度」。 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」、溫度單位「開爾文」和物質的量單位「摩爾」。 [2]

中文名:開爾文

外文名:Kelvins

單 位:開

應用學科:熱力學

定 義:熱力學溫標或稱絕對溫標

屬 性:溫度單位

歷史

1848年開爾文勳爵(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

2018年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的熱力學溫度」。新的標準定義於2019年5月20日起正式生效。

標度

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。

色溫單位

以絕對溫度 K 來表示,即將一標準黑體加熱,溫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溫度稱為該光源之色溫。

單位轉化

開氏度 = 攝氏度+273.15

實際使用

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。

單位轉換

從開氏溫標換算至其他溫度單位

從其他溫度單位換算至開氏溫標

攝氏溫標

[°C] = [K] - 273.15

[K] = [°C] + 273.15

華氏溫標

[°F] = [K] ×⁄5− 459.67

[K] = ([°F] + 459.67) ×⁄9

蘭金溫標

[R] = [K] ×⁄5

[K] = [R] ×⁄9

Delisle

[°De] = (373.15 − [K]) ×⁄2

[K] = 373.15 − [°De] ×⁄3

牛頓溫標

[°N] = ([K] − 273.15) ×⁄100

[K] = [°N] ×⁄33+ 273.15

列氏溫標

[°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


視頻

開爾文起電原理講解

參考文獻