Kelvin

z Wikipédie, slobodnej encyklopédie
Prejsť na: navigácia, hľadanie

Kelvin je jednotka teploty, ktorá je založená na absolútnej stupnici. Je jednou zo siedmich základných jednotiek SI. Má značku K. Kelvinova stupnica je absolútna stupnica termodynamickej teploty, ktorá ako svoj začiatok používa absolútnu nulu, teplotu, pri ktorej sa podľa popisu klasickej termodynamiky zastaví všetok pohyb. Kelvin je definovaný ako ako 1/273,16 termodynamickej teploty trojného bodu vody (presne  0.01 °C alebo 32.018 °F)[1]. Inými slovami, definícia hovorí, že trojný bod vody maá presne 273,16 K.

Kelvinova stupnica je pomenovaná po inžinierovi a fyzikovi Glasgowskej univerzity Williamovi Lordovi Kelvinovi ( 1824 - 1907 ), ktorý písal o potrebe absolútnej tepelnej stupnice. Narozdiel od Fahrenheitových alebo Celziových stupňov, pri Kelvinoch sa slovo stupeň nepoužíva.

0K = −273.15 °C (−459.67 °F)

z kelvinov na kelviny
Celzius [°C] = [K] − 273.15 [K] = [°C] + 273.15
Fahrenheit [°F] = [K] × 95 − 459.67 [K] = ([°F] + 459.67) × 59
Rankine [°R] = [K] × 95 [K] = [°R] × 59
Veľkosť jednotiek teploty:1 K = 1 °C = 95 °F = 95 °R

História[upraviť | upraviť zdroj]

V roku 1848 písal Lord Kelvin vo svojej práci , On an Absolute Thermometric Scale, o potrebe stupnice, kde by nekonečný chlad (absolútna nula) bola najnižším bodom stupnice, a ktorá by ako jednoku používala stupeň Celzia. Kelvin vypočítal, že absolútna nula bola rovná −273 °C na teplomeroch v tej dobe[2]. Táto absolútna stupnica je dnes známa ako Kelvinova stupnica termodynamickej teploty. Kelvinova hodnota -273 záporná prevrátená hodnota 0,00366 - táto hodnota je všeobecne prijímaná hodnota koeficientu expanzie plynu pri zmene teploty o 1 stupeň.

Roku 1954 rezolúcia 3 z 10. Generálnej konferencie pre váhy a miery (GKVM) moderne zadefinovala Kelvinovu stupnicu pridaním trojného bodu vody ako jej druhého definičného rámca a priradila mu hodnotu presne 273,16 Kelvinov.[3]

Teplomer so stupnicou v stupňoch Celzia (naľavo) a kelvinoch (napravo).

3. rezolúcia 13. GKVM v roku 1967/1968 nahradila stupeň Kelvina, °K[4] a premenovala jednotku prírastku termodynamickej teploty na kelvin, symbol K. Štvrtá rezolúcia rovnakej konferencie zadefinovala kelvin ako 1/273,16 termodynamickej teploty trojného bodu vody.[1]

Navrhovaná redefinícia[upraviť | upraviť zdroj]

Medzinárodný úrad pre váhy a miery (MUVM) sa v roku 2005 pustil do redifinície jednotiek, aj kelvinu, pomocou prísnejších pravidiel. Súčasná definícia z roku 2010 nie je dostatočná pre teploty pod 20K a nad 1300K.[5] Komisia navrhla definíciu kelvinu ako teplotnej stupnice, pre ktorú je hodnota Boltzmannovej konštanty presne 1,3806505×10−23 J/K.[6]

Z vedeckého hľadiska by toto riešenie prepojilo teplotu so zbytkom SI a znamenalo stabilnú definíciu, nezávislú od hocijakej látky. Z praktického pohľadu bude redifinícia nepovšimnutá, voda bude stále mrznúť pri 0 °C (273.15 K / 32 °F).[7]

Praktické použitie[upraviť | upraviť zdroj]

Farebná teplota[upraviť | upraviť zdroj]

Kelvin sa často používa na meranie farebnej teploty svetelných zdrojov. Farebná teplota je založená na princípe, že čierne teleso vyžaruje žiarenie , ktorého farba závisí na teplote žiariča. Čierne telesá s teplotou pod 4000K sú červené a tie s teplotou nad 7500K modré. Farebná teplota je dôležitá vo fotografii. V astronómii je na nej založená klasifikácia hviezd a ich pozícia v Hertzsprung-Reussellovom diagrame. Napríklad fotosféra Slnka má efektívnu teplotu 5778 K.

Kelvin ako jednotka šumu[upraviť | upraviť zdroj]

V elektronike sa kelvin používa ako indikátor šumu obvodu vzhľadom na pozadie.

Referencie[upraviť | upraviť zdroj]

  1. a b Resolution 4: Definition of the SI unit of thermodynamic temperature (kelvin). Resolutions of the 13th CGPM. Bureau International des Poids et Mesures: (1967). prístup: 2008-02-06.
  2. Lord Kelvin, William (October 1848). "On an Absolute Thermometric Scale". Philosophical Magazine. z 2008-02-06.
  3. Resolution 3: Definition of the thermodynamic temperature scale. Resolutions of the 10th CGPM. Bureau International des Poids et Mesures: (1954). prístup: 2008-02-06.
  4. Resolution 3: SI unit of thermodynamic temperature (kelvin). Resolutions of the 13th CGPM. Bureau International des Poids et Mesures: (1967). prístup: 2008-02-06.
  5. J. Fischer1 (2007-05-02). Report to the CIPM on the implications of changing the definition of the base unit kelvin. International Committee for Weights and Measures (CIPM). prístup: 2010-02-23.
  6. Ian Mills (29 September 2010). Draft Chapter 2 for SI Brochure, following redefinitions of the base units. CCU. prístup: 2011-01-01.
  7. Updating the definition of the kelvin. International Bureau for Weights and Measures (BIPM). prístup: 2010-02-23.