Кельвін

основна одиниця SI^[1]
одиниця вимірювання температури і похідна одиниця SI, що має власну назву

Кельвін
Термометр із шкалами в кельвінах і градусах Цельсія.
Загальна інформація
Система одиниць	Основні одиниці SI
Одиниця	температури
Позначення	К
Названа на честь	Вільям Томсон
Кельвін у Вікісховищі

Ке́львін (позначення K) — одиниця вимірювання термодинамічної температури в системі SI, одна з семи основних одиниць цієї системи^[2][3].

Кельвін визначається через встановлення фіксованого числового значення сталої Больцмана k рівним 1,380 649 × 10^–23 в одиницях Дж К^{– 1}, або в основних одиницях SI кг м² с^{– 2} К^{– 1}, де кілограм, метр і секунда визначаються через h, c і Δν_Cs. (h — стала Планка, c — швидкість світла у вакуумі, Δν_Cs — частота, що відповідає переходу між двома надтонкими рівнями незбуреного основного стану атома цезію ¹³³Cs)^[4].

${\displaystyle 1K=\left({\frac {1,380649}{k}}\right)\times \ 10^{-23}}$ кг м²с⁻².

Це рівняння можна виразити

${\displaystyle 1K={\frac {1,380649\times \ 10^{-23}}{6,62607015\times \ 10^{-34}\cdot \ 9192631770}}{\frac {\Delta \nu _{Cs}\cdot \ h}{k}}\approx 2,2666653{\frac {\Delta \nu _{Cs}\cdot \ h}{k}}}$.

З цього визначення випливає, що стала Больцмана k має точне значення k = 1,380 649 × 10^–23 Дж/К. Фізичний зміст визначення одиниці термодинамічної температури полягає у тому, що

Один кельвін відповідає зміні термодинамічної температури T, яка приводить до зміни теплової енергії kT на 1,380 649 × 10^–23 Дж.

До 2019 року кельвін, згідно з міжнародною угодою, визначався двома точками: абсолютним нулем та потрійною точкою води. Абсолютний нуль температури, за визначенням, дорівнює точно 0 K (–273,15 °C)^[5]. За абсолютного нуля весь кінетичний рух частинок речовини (у класичному розумінні) припиняється і, таким чином, матерія не має теплової енергії. Потрійній точці води, також за визначенням, приписана температура 273,16 K (0,01 °C). Наслідками таких визначень двох опорних точок абсолютної термодинамічної шкали стали:

• один кельвін дорівнює точно 1/273,16 часткам температури потрійної точки води;
• один кельвін дорівнює одному градусу Цельсія^[6] точно;
• різниця між двома температурними шкалами дорівнює 273,15 кельвіна точно.

Деякі важливі точки температурної шкали, що стосуються кельвіна, наведено в таблиці.

Точка	Температура
	кельвін	градус Цельсія	градус Фаренгейта
Абсолютний нуль (точно за визначенням)	0 K	–273,15 °C	−459,67 °F
Точка замерзання води	273,15 K	0 °C	32 °F
Потрійна точка води (точно за визначенням)	273,16 K	0,01 °C	32,018 °F
Точка кипіння води[Прим 1]	373,1339 K	99,9839 °C	211,9710 °F

1. Для Віденської стандартної середньоокеанської води^[en] за нормальних умов (101325 Па), після калібрування виключно за двома точками термодинамічної шкали^{[джерело?]}.

Одиниця вимірювання кельвін названа на честь британського фізика і інженера Вільяма Томсона, якому надано лицарське звання барон Кельвін перший. Його баронське ім’я, своєю чергою, походить від назви річки Кельвін, яка протікає територією університету Глазго^{[джерело?]}.

Формули перетворення між температурними одиницями

1 K = 1 °C = 1,8 °F: K = °C + 273,15

K = (°F + 459,67)/1,8

°C = K — 273,15

°F = 1,8·K — 459,67

Див. також

• Градус Цельсія
• Шкала Фаренгейта

Джерела

1. Наказ Міністерства економічного розвитку та торгівлі України від 25.08.2015 № 914. [Архівовано 20 серпня 2019 у Wayback Machine.] Про затвердження визначень основних одиниць SI, назв та визначень похідних одиниць SI, десяткових кратних і частинних від одиниць SI, дозволених позасистемних одиниць, а також їх позначень та Правил застосування одиниць вимірювання і написання назв та позначень одиниць вимірювання і символів величин.

• Біленко І. І. Фізичний словник. — К.: Вища школа, Головне видав., 1979. — 336 с.

Посилання

1. 6.5.2 // Quantities and units—Part 1: General — 1 — ISO, 2009. — P. 17. — 41 p.
   d:Track:Q15028d:Track:Q26711930
2. SI base units. BIPM. Архів оригіналу за 29 липня 2020. Процитовано 01.08.2016.
3. ДСТУ ISO 80000-1:2016 Величини та одиниці. Частина 1. Загальні положення (ISO 80000-1:2009; ISO 80000-1:2009/Cor.1:2011, IDT)
4. BIPM - SI Brochure. bipm.org. Архів оригіналу за 19 квітня 2021. Процитовано 1 серпня 2019.
5. Unit of thermodynamic temperature (kelvin). SI Brochure, Section 2.1.1.5. Архів оригіналу за 7 жовтня 2014. Процитовано 01.08.2016.
6. Тут йдеться про діапазон температурної одиниці, який є однаковим в обидвох цих шкалах: так, оскільки 0 °C — це 273,15 K, то 1 °C — це 274,15 К, 2 °C — це 275,15 К, і т. д.

Портал «Фізика»   Портал «Наука»