Сообщение о шкале кельвина

Обновлено: 02.07.2024

"Если вы можете измерить то, о чем говорите, и выразить это в цифрах – значит, вы что-то об этом предмете знаете. Но если вы не можете выразить это количественно, ваши знания крайне ограничены и неудовлетворительны. Может это начальный этап, но это не уровень подлинного научного знания…"

У. Томсон (лорд Кельвин)

В наши дни Колледж Сквер в Белфасте, столице Северной Ирландии, всего лишь ничем не примечательный ряд

домов, выходящих окнами магазинов на улицу, по которой идет поток автомашин. Но именно в одном из этих домов 26 июня 1824 г. родился Уильям Томсон , позднее лорд Кельвин , может быть, самый заметный ученый викторианской эпохи. Он был одним из пионеров современной физики, создателем той области науки, которую сейчас называют термодинамикой.

Он также оценил возраст Земли, конструировал морские компасы и принимал заметное участие в прокладке первого трансатлантического телеграфного кабеля. Томсон получил образование в университетах Глазго и Кембриджа, и с 1846 до 1899 г. был профессором натуральной философии в университете Глазго. Он был избран членом Королевского общества в 1851 г., посвящен в рыцари в 1866 г., получил звание пэра и титул лорда Кельвина в 1892 г. Прожив долгую и счастливую жизнь , лорд Кельвин скончался 17 декабря 1907 г.в своем доме вблизи Ларга в Шотландии в возрасте 83 лет.

Заслуги перед наукой этого короля физики викторианской эпохи неоспоримо велики, и его прах по праву покоится в Вестминстерском аббатстве рядом с прахом Исаака Ньютона.

Дела семейные

Отец Уильяма, Джеймс Томсон , сын фермера, был во многом самоучкой. После долгих лет упорного труда он достиг положения профессора математики в академическом институте Белфаста. Семья перебралась в Шотландию, где отец стал профессором математики в университете Глазго. В 1834 г. Томсон , которому было 10 лет, и его 12-летний брат Джеймс поступили в этот университет. Уильям постоянно был первым по математике и естествознанию. Редкостные способности Томсона к математике проявились уже в ранние годы, так что было ясно, что ему следует продолжить обучение в Кембридже.

Из Глазго в Кембридж

Смерть Уильяма Мейклхема

Пока Томсон учился в Кембридже, в Глазго происходили события, определившие его будущую карьеру. Когда Томсон в 1841 г. заканчивал первый курс Кембриджа, тяжело заболел профессор натуральной философии университета Глазго Уильям Мейклхем. Было ясно, что он не сможет вернуться на работу. Прошел и 1842 год, но никакого очевидного кандидата на свободное место в Глазго не нашлось, и тут Томсон-старший понял, что его сын Уильям, которому только что исполнилось 18 лет, вполне может поучаствовать в соревновании за это место. 11 сентября 1846 г. 22-летний Томсон тайным голосованием был избран на должность профессора натуральной философии в университете Глазго. Он сохранял свой пост до 1899 г., не соблазнившись даже должностью заведующего кавендишевской кафедрой в Кембридже, которая предлагалась ему трижды в 1870- и 1880-х гг.

В Шотландии

Первую лекцию в качестве профессора университета в Глазго Томсон прочел 4 ноября 1846 г. В ней он дал вводный обзор всех разделов физики для студентов, записавшихся на курс натуральной философии. В письме к Стоксу Томсон признавался, что первая лекция была провалом. Он заранее полностью записал ее и все время беспокоился, что читал слишком быстро. Но это не помешало использовать ту же запись в следующем году и далее каждый год в течение пятидесяти лет, с разными вставками, поправками и улучшениями. Студенты обожали своего знаменитого профессора, хотя его способность мгновенно соображать, видеть связи и аналогии, ставила многих в тупик, особенно когда Томсон экспромтом вставлял такие рассуждения в лекции.

Томсон был тесно связан с другим физиком ирландского происхождения Джорджем Габриэлем Стоксом. Они встретились в Кембридже и оставались близкими друзьями до конца жизни , обменявшись более чем 650 письмами. Значительная часть их корреспонденции касается исследований по математике и физике. Их умы дополняли друг друга, и в некоторых случаях мысли так объединялись, что ни один не мог сказать (да и не заботился об этом), кто первым высказал какую-то идею. Возможно, самым знаменитым примером является теорема Стокса из векторного анализа, позволяющая преобразовывать интегралы по замкнутому контуру в интегралы по натянутой на этот контур поверхности, и наоборот. Эта теорема была на самом деле сформулирована в письме от Томсона к Стоксу, так что ее надо было бы называть "теоремой Томсона ".

Жаркие дебаты

В 1847 г. на собрании Британской ассоциации естествоиспытателей в Оксфорде Томсон встретился с Джеймсом Джоулем. В течение предыдущих четырех лет Джоуль заявлял на этих ежегодных собраниях, что теплота не является, как тогда полагали, некоторой субстанцией (теплородом), распространяющейся от одного тела к другому. Джоуль высказывал убеждение, что теплота есть на самом деле результат колебаний составляющих вещества атомов. Изучив то, как газ сжимается при охлаждении, Джоуль предположил, что ни одно вещество не может быть охлаждено ниже температуры 284 °С (позднее, как мы знаем, эта цифра была уточнена Томсоном ). Кроме того, Джоуль продемонстрировал эквивалентность работы и теплоты, проведя эксперименты по определению эквивалентного количества механической работы, необходимой для нагревания одного фунта воды на 1°F. Он даже утверждал, что температура воды у основания водопада выше, чем наверху.

Выступления Джоуля на собраниях Британской ассоциации воспринимались со скукой и недоверием. Но все изменилось на собрании в Оксфорде в 1847 г. ведь в зале сидел Томсон . Он был восхищен тем, что говорил Джоуль, стал задавать много вопросов и спровоцировал жаркие дебаты. Правда, Томсон предположил, что Джоуль может быть неправ. В письме к брату после собрания Томсон писал: "Я посылаю работы Джоуля, которые тебя поразят. У меня было мало времени, чтобы подробно в них разобраться. Мне кажется, что сейчас в них есть еще много изъянов".

Но Джоуль не ошибался, и Томсон после долгих раздумий с ним согласился. Более того, он сумел связать идеи Джоуля с работой Сади Карно по тепловым машинам. При этом ему удалось найти более общий способ определения абсолютного нуля температуры, не зависящий от конкретного вещества. Именно поэтому фундаментальная базовая единица температуры получила позднее название кельвин . Кроме того, Томсон осознал, что закон сохранения энергии является великим объединяющим принципом науки, и ввел понятия "статической" и "динамической" энергии, которые мы сейчас соответственно называем кинетической и потенциальной энергиями.

Возраст Земли

В июне 1851 г., как раз незадолго до 27-летия научные достижения Томсона были отмечены избранием в члены Королевского общества.

Известными стали взгляды Томсона на тепловую историю Земли. Его интерес к этому вопросу пробудился в 1844 г., когда он был еще студентом младшего курса в Кембридже. Для оценки возраста Земли Томсон , используя методы любимого им Фурье, рассчитал, сколько времени потребовалось для охлаждения расплавленного земного шара до состояния с теперешней температурой. Он восхищался книгой Фурье "Аналитическая теория теплоты", которую прочитал в возрасте шестнадцати лет. По существу, эта книга на всю жизнь определила программу его исследований. Математическое описание потока теплоты соединило его работы по термодинамике, охлаждению Земли и даже распространению сигналов по телеграфным проводам.

К огорчению биологов и геологов оценка возраста Земли не оставляла времени для того, чтобы произошла эволюция. В 1862 г. Томсон оценил возраст Земли в 100 млн лет, но в 1899 г. пересмотрел расчеты и снизил цифру до 20—40 млн лет. Биологам и геологам требовалась в сто раз большая цифра. Расхождение между теориями разрешилось только в начале ХХ в., когда Эрнест Резерфорд понял, что радиоактивность пород обеспечивает внутренний механизм разогрева Земли, замедляющий охлаждение. Этот процесс приводит к увеличению возраста Земли по сравнению с предсказанным Томсоном. Но, поскольку радиоактивность была открыта, когда Томсон перешагнул 70-летний рубеж, его можно извинить за то, что он не учитывал ее роль в исследованиях, которые начал в 20-летнем возрасте!

В 1884 г. Томсон отправился в Северную Америку. Ему предстояло прочитать 20 лекций в университете Джона Хопкинса в Балтиморе. Американцам очень понравился его свободный стиль лекций с частыми отклонениями от темы. Балтиморские лекции проходили в интерактивном режиме, Томсон мало пользовался конспектами.

В самом конце XIX в., 27 апреля 1900 г., лорд Кельвин прочел ставшую знаменитой лекцию в Королевском институте, озаглавленную "Тучи девятнадцатого века над динамической теорией теплоты и света". В ней он сказал: "Красота и ясность динамической теории, согласно которой теплота и свет являются формами движения, в настоящее время омрачены двумя тучами. Первая из них. это вопрос: как может Земля двигаться сквозь упругую среду, какой по существу является светоносный эфир? Вторая — это доктрина Максвелла—Больцмана о распределении энергии".

Проницательность маститого физика была удивительной: он точно нащупал две болевые точки современной ему науки. Через несколько месяцев, в последние дни XIX в., М.Планк опубликовал свое решение проблемы излучения абсолютно черного тела, введя понятие о квантовом характере излучения и поглощения света, а через пять лет, в 1905 г., А.Эйнштейн опубликовал работу "К электродинамике движущихся тел", в которой сформулировал частную теорию относительности и дал отрицательный ответ на вопрос о существовании эфира. Таким образом, за двумя тучками на небе физики скрывались теория относительности и квантовая механика — фундаментальные основы сегодняшней физики.

Лорд Кельвин умер 17 декабря 1907 г.

Важнейшие этапы научной деятельности Уильяма Томсона:

Шкала Кельвина

В 1848 году понятие абсолютной температуры было введено У. Томсоном, в связи с чем шкалу абсолютной температуры называют шкалой Кельвина или термодинамической температурной шкалой. Единица абсолютной температуры — кельвин (К).

Это понятие было введено Томсоном на основании теоремы Карно, согласно которой все обратимые тепловые машины, где рабочее тело совершает круговой процесс между нагревателем с эмпирической температура q₁ и холодильником с эмпирической температура q₂, имеют одинаковый кпд h, независимо от природы рабочего тела:

где Q₁- тепло, отбираемое рабочим телом от нагревателя, Q₂-тепло, передаваемое холодильнику. Значения q₁ и q₂ можно измерить с помощью произвольной шкалы температура, величины и h при смене шкалы остаются постоянными. Абсолютная температура вводится соотношением:

где T₁ и Т₂-абсолютные температура нагревателя и холодильника соответственно, причем T₁ есть функция только q₁, а Т₂-только q₂. Для построения шкалы абсолютной температуры достаточно приписать определенное значение Т, одному известному термическому состоянию. В настоящее время по международному соглашению принято, что абсолютная (термодинамическая) температура плавления воды при нормальном давлении равна 273,15 К (точно). Абсолютный нуль температура (или нулевая абсолютная температура) имеют ясный физ. смысл как температура холодильника в цикле Карно, при которой кпд тепловой машины h = 1. Тело, находящееся при нулевой температура, не способно передавать теплоту другому телу. Единица измерения абсолютной температура в системе СИ-градус Кельвина (Кельвин, К).
Таким образом:
Абсолютный ноль определён как 0 K, что равно −273.15 °C (точно).

Шкала температур Кельвина — это шкала, в которой начало отсчёта ведётся от абсолютного нуля.

Масштаб шкалы Кельвина привязан к тройной точке воды (273,16 К), при этом от неё зависит постоянная Больцмана. Это создаёт проблемы с точностью интерпретации измерений высоких температур.

Термодинамика

Электричество

Томсон широко применял термодинамику для объяснения и предсказания новых эффектов. В 1855 он начинает исследования явлений, называемых термоэлектрическими и строит их термодинамическую теорию. Уже сам этот термин говорит о переплетении тепловых и электрических эффектов. Некоторые из таких явлений уже были известны ранее, но были открыты и новые.

К работам по термоэлектричеству Томсон привлекал и студентов, что потребовало создания первой (в университете в Глазго, да и во всех других университетах) учебно-научной лаборатории. Исследования по электричеству приобрели особую актуальность после появления трансатлантического кабеля. В его работе проявились дефекты, понять и устранить причины которых без вмешательства ученых не удавалось. Томсон построил теории распространения электрических импульсов по проводам. Он первым, являясь крупнейшим специалистом по электромагнетизму, понял, какую роль играет не только сопротивление проводов, но и индуктивность и электрическая емкость всей цепи.

Различные изобретения

Будучи признанным авторитетом в области термодинамики, Кельвин оказался причастным и к становлению молекулярно-кинетической теории. Важное место в этой теории занимает величина N, именуемая числом Авогадро — число молекул в одном моле вещества. Один из путей ее экспериментального определения связан с проблемой голубого цвета неба — проблеме рассеяния света в атмосфере.

Теоретическое исследование Рэлея привело к формуле, в которую входило N. Для его определения требовались наблюдения в горах, и после того как они были проведены группой альпинистов в Альпах в 1910 Кельвин провел нужные вычисления. Полученная оценка оказалась не очень точной (отчасти из-за плохой погоды во время измерений), но она была весьма интересной в научном отношении.

Лорд Кельвин не чурался и узко прикладных задач. Так, в числе многих других, он получил и патент на изобретение оригинального водопроводного крана.

Интересные факты:

1) Холодильник

Много ли Вы знаете имён из школьного учебника физики, в честь которых названа не только единица измерения, но и бренд бытовой техники? Торговая марка Kelvinator (сегодня она принадлежит концерну Electrolux) многие годы лидировала на рынке бытовой техники США: под этим брендом были выпущены первый в мире моноблочный холодильник, первый бытовой двухдверный холодильник, первый холодильник с раздельными температурными зонами, первый холодильник Side-by-side.

2) Кабель через океан

Кельвин (в центре) с членами Международной

комиссии по Ниагарской гидроэлектростанции (1895 г.)

3) Король физики

Портрет лорда Кельвина красуется на банкноте самого крупного номинала – 100 фунтов стерлингов – выпущенной Клайдсдальским банком. Эта купюра имеет хождение наравне с любой другой банкнотой Соединенного Королевства, правда, только в Шотландии.

4) Находчивость

Из того, что температура - это кинетическая энергия молекул, ясно, что наиболее естественно измерять её в энергетических единицах (т.е. в системе СИ в джоулях). Однако измерение температуры началось задолго до создания молекулярно-кинетической теории, поэтому практические шкалы измеряют температуру в условных единицах — градусах.

Шкала Кельвина

В термодинамике используется шкала Кельвина, в которой температура отсчитывается от абсолютного нуля (состояние, соответствующее минимальной теоретически возможной внутренней энергии тела), а один кельвин равен 1/273.16 расстояния от абсолютного нуля до тройной точки воды (состояния, при котором лёд, вода и водяной пар находятся в равновесии). Для пересчета кельвинов в энергетические единицы служит постоянная Больцмана. Используются также производные единицы: килокельвин, мегакельвин, милликельвин и т.д.

Шкала Цельсия

В быту используется шкала Цельсия, в которой за 0 принимают точку замерзания воды, а за 100° точку кипения воды при атмосферном давлении. Поскольку температура замерзания и кипения воды недостаточно хорошо определена, в настоящее время шкалу Цельсия определяют через шкалу Кельвина: градус Цельсия равен кельвину, абсолютный ноль принимается за −273,15 °C. Шкала Цельсия практически очень удобна, поскольку вода очень распространена на нашей планете и на ней основана наша жизнь. Ноль Цельсия — особая точка для метеорологии , поскольку замерзание атмосферной воды существенно всё меняет.

Шкала Фаренгейта

В Англии и, в особенности, в США используется шкала Фаренгейта. В этой шкале на 100 градусов раздёлен интервал от температуры самой холодной зимы в городе, где жил Фаренгейт, до температуры человеческого тела. Ноль градусов Цельсия — это 32 градуса Фаренгейта, а градус Фаренгейта равен 5/9 градуса Цельсия.

В настоящее время принято следующее определение шкалы Фаренгейта: это температурная шкала, 1 градус которой (1 °F) равен 1/180 разности температур кипения воды и таяния льда при атмосферном давлении, а точка таяния льда имеет температуру +32 °F. Температура по шкале Фаренгейта связана с температурой по шкале Цельсия (t °С) соотношением t °С = 5/9 (t °F - 32), то есть изменение температуры на 1 °F соответствует изменению на 5/9 °С. Предложена Г. Фаренгейтом в 1724.

Шкала Реомюра

Предложенна в 1730 году Р. А. Реомюром, который описал изобретённый им спиртовой термометр.

Единица — градус Реомюра (°R), 1 °R равен 1/80 части температурного интервала между опорными точками — температурой таяния льда (0 °R) и кипения воды (80 °R)

В настоящее время шкала вышла из употребления, дольше всего она сохранялась во Франции, на родине автора.

Эта статья о единицах измерения температуры. Для использования в других целях см. Кельвин (значения).

Кельвин
Система единиц	Базовая единица СИ
Единица	Температура
Символ	K
Названный в честь	Уильям Томсон, первый барон Кельвин

В кельвин это базовый блок из температура в Международная система единиц (SI), имеющий символ единицы K. Он назван в честь уроженца Белфаста Университет Глазго инженер и физик Уильям Томсон, первый барон Кельвин (1824–1907).

Кельвин теперь определяется путем фиксации числового значения Постоянная Больцмана k до 1,380 649 × 10 −23 J⋅K −1 . Эта единица равна кг⋅м 2 ⋅s −2 ⋅K −1 , где килограмм, метр и второй определены в терминах Постоянная Планка, то скорость света, а продолжительность цезий-133 основное состояние сверхтонкий переход соответственно. [1] Таким образом, это определение зависит только от универсальные константы, а не на каких-либо физических артефактах, как практиковалось ранее, таких как Международный прототип килограмма, масса которого со временем отклонилась от исходного значения.

Один кельвин равен изменению термодинамическая температура Т что приводит к изменению тепловая энергия kT на 1,380 649 × 10 −23 Дж. [2]

В Шкала Кельвина выполняет требования Томсона как абсолютный термодинамическая температура шкала. Оно использует абсолютный ноль в качестве нулевой точки.

В отличие от степени Фаренгейт и степень Цельсия, кельвин не упоминается и не записывается как степень. Кельвин - основная единица измерения температуры в физических науках, но часто используется вместе с градусом Цельсия, который имеет ту же величину.

Содержание

История

В 1954 г. Постановлением 3 10-го Генеральная конференция по мерам и весам (CGPM) дала шкале Кельвина современное определение, обозначив тройная точка воды в качестве второй определяющей точки и присвоил его температуре ровно 273,16 кельвина. [4]

В 2005 г. Международный комитет Poids et Mesures (CIPM), комитет CGPM, подтвердил, что для целей определения температуры тройной точки воды определение термодинамической температурной шкалы Кельвина будет относиться к воде, имеющей изотопный состав, указанный как Венская стандартная средняя океанская вода. [7]

16 ноября 2018 г. новое определение была принята в виде фиксированного значения Постоянная Больцмана. С этим изменением тройная точка воды стала эмпирически определенным значением примерно 273,16 кельвина. За законодательная метрология цели, новое определение официально вступило в силу 20 мая 2019 г., в 144-ю годовщину Метр Соглашение. [8]

Соглашения об использовании

Новое определение 2019

В 2005 г. CIPM начал программу по пересмотру определения кельвина (вместе с другими единицами СИ) с использованием более экспериментально строгой методологии. В частности, комитет предложил новое определение кельвина такой, что Постоянная Больцмана принимает точное значение 1.380 6505 × 10 −23 Дж / К . [14] Комитет надеялся, что программа будет завершена вовремя для ее принятия CGPM на заседании 2011 года, но на заседании 2011 года решение было отложено до заседания 2014 года, когда оно будет рассматриваться как часть большая программа. [15]

Новое определение было отложено в 2014 году в ожидании более точных измерений постоянной Больцмана с точки зрения текущего определения, [16] но был окончательно принят на 26-й конференции CGPM в конце 2018 года со стоимостью k = 1.380 649 × 10 −23 Дж / К . [14] [17]

С научной точки зрения основным преимуществом является то, что это позволит проводить более точные измерения при очень низких и очень высоких температурах, поскольку используемые методы зависят от постоянной Больцмана. У него также есть философское преимущество, заключающееся в независимости от какой-либо конкретной субстанции. Задача заключалась в том, чтобы избежать снижения точности измерений вблизи тройной точки. С практической точки зрения это переопределение останется незамеченным; вода будет замерзать при температуре 273,15 K (0 ° C), [18] и тройная точка воды по-прежнему будет широко используемой лабораторной эталонной температурой.

Разница в том, что до переопределения тройная точка воды была точной, а постоянная Больцмана имела измеренное значение 1.380 649 03 (51) × 10 −23 Дж / К , с относительной стандартной неопределенностью 3.7 × 10 −7 . [17] После этого постоянная Больцмана становится точной, и неопределенность переносится на тройную точку воды, которая теперь 273,1600 (1) К .

Практическое использование

Формулы преобразования температуры Кельвина

от кельвинов	в кельвины
Цельсия	[° C] = [K] - 273,15	[K] = [° C] + 273,15
Фаренгейт	[° F] = [K] × 9 ⁄₅ − 459.67	[K] = ([° F] + 459,67) × 5 ⁄₉
Ренкин	[° R] = [K] × 9 ⁄₅	[K] = [° R] × 5 ⁄₉
Для температуры интервалы а не конкретные температуры, 1 К = 1 ° С = 9 ⁄₅ ° F = 9 ⁄₅ ° R Сравнение различных температурных шкал

Цветовая температура

Кельвин часто используется как мера цветовая температура источников света. Цветовая температура основана на том принципе, что черное тело Радиатор излучает свет с частотным распределением, характерным для его температуры. Черные тела при температуре ниже примерно 4000 К выглядят красноватыми, тогда как указанные выше 7500 К кажутся голубоватыми. Цветовая температура важна в области проецирования изображения и фотография, где цветовая температура примерно 5600 К требуется для соответствия пленочным эмульсиям "дневного света". В астрономия, то звездная классификация звезд и их место на Диаграмма Герцшпрунга – Рассела частично основаны на температуре их поверхности, известной как эффективная температура. Фотосфера солнце, например, имеет эффективную температуру 5778 К .

Кельвин как единица шумовой температуры

В электронике кельвин используется как индикатор того, как шумный схема относится к конечной шумный этаж, т.е. шумовая температура. Так называемой Шум Джонсона – Найквиста дискретных резисторов и конденсаторов - это тип теплового шума, возникающий из-за Постоянная Больцмана и может использоваться для определения шумовой температуры цепи с помощью Формулы Фрииса для шума.

В отличие от градуса Цельсия , кельвин - это абсолютная мера температуры, которая была введена благодаря третьему принципу термодинамики . Температура 0 K равна -273,15 ° C и соответствует абсолютному нулю ( тройная точка воды , следовательно, находится при температуре 0,01 ° C ).

Резюме

Шкала температуры Кельвина

Температурная шкала Цельсия - это, по определению, абсолютная температура, изначально сдвинутая на 273,15 К :

Мы делаем вывод, что:

Обратная величина температуры - это параметр, который часто встречается в формулах. Физики иногда используют параметр β, например:

Преобразование в другие единицы

Кельвин в градусах Цельсия: ° C = K - 273,15
градусы Цельсия в Кельвинах: K = ° C + 273,15
Кельвин в градусах Фаренгейта: ° F = K × 1,8 - 459,67
градусы Фаренгейта в Кельвинах: K = (° F + 459,67) / 1,8

Строительство единицы Кельвина и последствия

С 1954 по 2019 год , единица температуры Международной системы и ее производных единиц , определяемых международной конвенцией, основаны на термодинамической температуре от тройной точки воды, T H ₂ O
_Т = 273,16 К :

кельвин (K):
- происхождение: 0 K = абсолютный ноль ,
- значение : Т H ₂ O
  _Т / 273,16 (доля 1 / 273,16 термодинамическая температура тройной точки воды );
- значение: идентично кельвину (т.е. разница температур имеет одинаковое значение в градусах Цельсия и в кельвинах),
- Происхождение: 0 ° С = 273,15 К . Следовательно, тройная точка воды составляет точно 0,01 ° C. Температура плавления льда при атмосферном давлении составляет примерно 0 ° C.
Таким образом, дробь 1 ⁄ _273,16 обусловлена выбором тройной точки воды в качестве точки отсчета и желанием определить единицу измерения температуры, которая позволяет находить обычные температурные интервалы, связанные со старыми температурными шкалами. Хотя нынешнее официальное определение градуса Цельсия основано на кельвине, последний был установлен позже.

Исторически в качестве опорных точек для построения температурных шкал выбирались температура замерзания воды, определяющая ноль, и температура кипения, фиксированная на уровне 100. Таким образом, эти две точки определяли шкалу Цельсия , шаг которой составляет одну сотую разницы температур между эти два момента. Эту температурную шкалу долгое время путали со шкалой Цельсия.

Понятие термодинамической температуры и неявно понятие абсолютной температуры вводит понятие абсолютного нуля , делая ссылку на две точки ненужной. Достаточно одной фиксированной точки отсчета. Тройная точка воды, то есть условия, в которых сосуществуют три состояния воды (жидкое, твердое и газообразное), является точкой неизменной температуры и давления ( нулевой разброс ). Следовательно, он представляет собой фундаментальную фиксированную точку отсчета, более стабильную, чем, например, температура замерзания, которая зависит от многих параметров и может опускаться до -38 ° C для чистой переохлажденной воды .

После того, как эта контрольная точка принята, остается определить интервал в один кельвин, который фиксируется следующим образом: Кельвин - это часть 1 ⁄ _273,16 термодинамической температуры тройной точки воды .

Это, в свою очередь, становится эталоном для определения градуса Цельсия. В результате этой реформы последняя понижается до статуса единицы, производной от Международной системы : единица измерения температуры Цельсий по определению равна единице температуры Кельвин, причем любой температурный интервал имеет одинаковое числовое значение в двух единицы измерения.

Строго говоря, только устаревшая шкала Цельсия по-прежнему присваивает точное значение 100 температуре этой точки кипения.

В 2005 году определение было уточнено путем уточнения изотопного состава воды, для которой использована тройная точка:
- 0,000 155 76 моль 2 H на моль 1 H ;
- 0,000 379 9 моль 17 О на моль 16 О;
- 0,002,005 2 моль 18 O на моль 16 O.
От 20 мая 2019 г., После работы Международного комитета мер и весов определение кельвина коренным образом меняется. Вместо того, чтобы полагаться на изменения в состоянии воды для определения масштаба, новое определение полагается на эквивалентную энергию, заданную уравнением Больцмана .

Новое определение Значение кельвина K определяется путем фиксации числового значения постоянной Больцмана равным 1,380 649 × 10 -23 Дж · К -1 (или с- 2 м 2 кг · К -1 ).

Несколько

Прочие температурные шкалы

Различные весы используются для измерения на температуру : масштаб Ньютона (установленный 1700), Romer (1701), F (1724), Реомюр (1731) Делиль (1738) по Цельсию (из C ) (1742), Ренкина (1859 г.), Кельвина ( 1848), Лейден (ок. 1894?), Цельсий (1948).

Читайте также: