Ке́львин (русское обозначение: К ; международное: K ) — единица термодинамической температуры в Международной системе единиц (СИ) , одна из семи основных единиц СИ . Предложена в 1848 году . Определяется через значение постоянной Больцмана : 1,380 649⋅10 ⁻²³ Дж/К . До 2019 года определялся как 1 / 273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды . Начало шкалы совпадает с абсолютным нулём (0 К по шкале).

Пересчёт в градусы Цельсия :

${\displaystyle t_{\text{C}}=t_{\text{K}}-273{,}15}$ (температура тройной точки воды +0,01 °C).

Единица названа в честь английского физика Уильяма Томсона , которому было пожаловано звание лорд Кельвин Ларгский из Айршира . В свою очередь, это звание пошло от реки Кельвин , протекающей через территорию университета Глазго .

До 1968 года кельвин официально именовался градусом Кельвина .

История

1848

Уильям Томсон , будущий лорд Кельвин, в своей работе «Об абсолютной термометрической шкале» ( англ. On an Absolute Thermometric Scale ) пишет о необходимости шкалы, нулевая точка которой будет соответствовать предельной степени холода (абсолютному нулю), а ценой деления будет градус Цельсия . Эта абсолютная шкала на сегодняшний день известна как термодинамическая шкала Кельвина. Значение «минус 273» было получено как обратное от 0,00366 — коэффициента расширения газа на градус Цельсия.

1954

Третья резолюция Х Генеральной конференции по мерам и весам (ГКМВ) дала шкале Кельвина современное определение, взяв температуру тройной точки воды в качестве второй опорной точки и приняв, что её значение составляет ровно 273,16 кельвина («градуса Кельвина» в терминологии того времени) .

1967/1968

В соответствии с третьей резолюцией XIII Генеральной конференции по мерам и весам единица измерения термодинамической шкалы была переименована в «кельвин», а обозначением стал «К» (ранее единица называлась «градус Кельвина», её обозначением был «°K»). Кроме того величина единицы была определена более явно — как равная 1 / 273,16 тройной точки воды .

2005

В обязательном Техническом приложении к тексту Международной температурной шкалы МТШ‑90 Консультативный комитет по термометрии установил требования к изотопному составу воды при реализации температуры тройной точки воды . Международный комитет мер и весов подтвердил, что определение кельвина относится к воде, изотопный состав которой определён следующими соотношениями :

• 0,000 155 760 моля ² H на один моль ¹ Н ,
• 0,000 379 900 моля на один моль ¹⁶ О ,
• 0,002 005 200 моля ¹⁸ О на один моль ¹⁶ О.

2018

На 26-й генеральной конференции по мерам и весам была принята резолюция о значительном переопределении основных единиц СИ, которое, в частности включало в себя переопределение кельвина через значение постоянной Больцмана , которая равна 1,380649 × 10 ⁻²³ Дж / К.

Произошедшее переопределение

Недостатком старого определения кельвина являлось то, что при практической реализации величина кельвина оказывалась зависящей от чистоты и изотопного состава используемой воды. Исходя из стремления устранить этот недостаток, XXIV ГКМВ, состоявшаяся 17—21 октября 2011 года , приняла резолюцию , в которой, в частности, было предложено в будущей ревизии Международной системы единиц переопределить кельвин, связав его величину со значением постоянной Больцмана . При этом предполагалось, что значение постоянной Больцмана будет зафиксировано, то есть будет считаться определённым точно . В связи с этим в резолюции XXIV ГКМВ по поводу кельвина сформулировано :

Кельвин останется единицей термодинамической температуры; но его величина будет устанавливаться фиксацией численного значения постоянной Больцмана равным в точности 1,380 6X⋅10 ⁻²³ , когда она выражена единицей СИ м ² ·кг·с ⁻² ·К ⁻¹ , что эквивалентно Дж·К ⁻¹ .

Таким образом, стало выполняться точное равенство k = 1,380 6X⋅10 ⁻²³ Дж/К . Следствием этого явилось то, что кельвин стал равным изменению температуры, которое приводит к изменению энергии kT /2, приходящейся на одну степень свободы, на k /2, то есть на (1 / 2) × 1,380 6X⋅10 ⁻²³ Дж.

В своей резолюции XXIV ГКМВ отметила также, что непосредственно после переопределения кельвина температура тройной точки воды останется равной 273,16 К, но при этом её значение приобретёт погрешность и в дальнейшем будет определяться экспериментально .

XXV ГКМВ, состоявшаяся в 2014 году, приняла решение продолжить работу по подготовке новой ревизии СИ, включающей переопределение кельвина, и наметила закончить эту работу к 2018 году с тем, чтобы заменить существующую редакцию Международной системы единиц (СИ) обновлённым вариантом на XXVI ГКМВ в том же году .

Кратные и дольные единицы

В соответствии с полным официальным описанием СИ, содержащемся в действующей редакции Брошюры СИ ( фр. Brochure SI , англ. The SI Brochure ), опубликованной Международным бюро мер и весов (МБМВ) , десятичные кратные и дольные единицы кельвина образуются с помощью стандартных приставок СИ . «Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации», принятое Правительством Российской Федерации , предусматривает использование в РФ тех же приставок, но переведённых на русский язык .

Кратные				Дольные
величина	название	обозначение		величина	название	обозначение
10 1 К	декакельвин	даК	daK	10 −1 К	децикельвин	дК	dK
10 2 К	гектокельвин	гК	hK	10 −2 К	сантикельвин	сК	cK
10 3 К	килокельвин	кК	kK	10 −3 К	милликельвин	мК	mK
10 6 К	мегакельвин	МК	MK	10 −6 К	микрокельвин	мкК	µK
10 9 К	гигакельвин	ГК	GK	10 −9 К	нанокельвин	нК	nK
10 12 К	теракельвин	ТК	TK	10 −12 К	пикокельвин	пК	pK
10 15 К	петакельвин	ПК	PK	10 −15 К	фемтокельвин	фК	fK
10 18 К	эксакельвин	ЭК	EK	10 −18 К	аттокельвин	аК	aK
10 21 К	зеттакельвин	ЗК	ZK	10 −21 К	зептокельвин	зК	zK
10 24 К	йоттакельвин	ИК	YK	10 −24 К	иоктокельвин	иК	yK
10 27 К	роннакельвин		RK	10 −27 К	ронтокельвин		rK
10 30 К	кветтакельвин		QK	10 −30 К	квектокельвин		qK
рекомендовано к применению применять не рекомендуется

Диаграмма перевода температур

Цветовая температура

Кельвин также применяется для измерения цветовой температуры, характеризующей распределение интенсивности излучения источника света как функции длины волны в оптическом диапазоне. Цветовая температура определяется как температура абсолютно чёрного тела , при которой оно испускает излучение того же цветового тона , что и рассматриваемое излучение .

Примеры цветовой температуры различных источников света:

• 1500—2000 К — свет пламени свечи ;
• 2800 К — лампа накаливания 100 Вт (вакуумная лампа);
• 3400 К — солнце у горизонта;
• 3500 К — люминесцентная лампа белого света;
• 6500 К — стандартный источник дневного белого света, близкий к полуденному солнечному свету;
• 9500 К — синее безоблачное небо на северной стороне перед восходом Солнца;
• 20000 К — синее небо в полярных широтах.

Юникод

Символ кельвина в Юникоде находится в диапазоне «буквоподобных символов» и кодируется как U+212A K KELVIN SIGN ( HTML-символ — K ).

Примечания

Ссылки

• (англ.) . BIPM . Дата обращения: 19 февраля 2021. Архивировано из 16 июля 2012 года.
• Bureau International des Poids et Mesures. (англ.) . — International Committee for Weights and Measures, 2006. — Vol. 8th Edition .