Kelvin | |
![]() Termómetro Celsius / Kelvin. | |
Información | |
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Sistema | Sistema internacional ( unidad base ) |
Unidad de… | Temperatura termodinámica |
Símbolo | K |
Epónimo | William Thomson, Lord Kelvin |
El kelvin (símbolo K , llamado así por William Thomson, dijo Lord Kelvin), es la unidad base SI de temperatura termodinámica . Por convención, los nombres de las unidades son nombres comunes y están escritos en minúsculas ("kelvin" no "Kelvin").
Hasta que 20 de mayo de 2019, el kelvin se definió como la fracción 1 / 273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua (H 2 O), Una variación de la temperatura de 1 K es equivalente a una variación de 1 ° C . La nueva definición apunta a respetar este valor, pero anclándolo en un valor fijo de la constante de Boltzmann .
A diferencia del grado Celsius , el kelvin es una medida absoluta de temperatura que se introdujo gracias al tercer principio de la termodinámica . La temperatura de 0 K es igual a -273,15 ° C y corresponde al cero absoluto (el punto triple del agua está, por tanto, a la temperatura de 0,01 ° C ).
El kelvin, al no ser una medida relativa, nunca está precedido por la palabra "grado" o el símbolo "°", a diferencia de los grados Celsius o Fahrenheit .
La escala de temperatura Celsius es, por definición, la temperatura absoluta originalmente desplazada en 273,15 K :
con :Deducimos que:
El recíproco de la temperatura es un parámetro que ocurre a menudo en las fórmulas. Los físicos a veces usan el parámetro β como:
con en kelvins y donde es la constante de Boltzmann .En la práctica :
Por lo tanto, 0 ° C = 273.15 K, 1 ° C = 274.15 K, etc.
De 1954 a 2019, la unidad de temperatura del Sistema Internacional y sus unidades derivadas , determinadas por una convención internacional, se basan en la temperatura termodinámica del punto triple del agua, TH 2 O
T= 273,16 K :
La fracción 1 ⁄ 273,16 se debe, por tanto, a la elección del punto triple del agua como punto de referencia y al deseo de definir una unidad de temperatura que permita encontrar los intervalos de temperatura habituales asociados a las antiguas escalas de temperatura. Aunque la definición oficial actual del grado Celsius se basa en la del kelvin, este último se estableció más tarde.
Históricamente, los puntos de referencia elegidos para construir las escalas de temperatura fueron la temperatura de congelación del agua, que define cero, y la temperatura de ebullición, fijada en 100. Estos dos puntos definieron así una escala centígrada cuyo paso es una centésima parte de la diferencia de temperatura entre estos dos puntos. Esta escala de temperatura se ha confundido durante mucho tiempo con la escala Celsius.
La noción de temperatura termodinámica , e implícitamente la de temperatura absoluta , introduce la noción de cero absoluto , haciendo innecesaria la referencia a dos puntos. Un único punto de referencia fijo es suficiente. El punto triple del agua, es decir las condiciones en las que coexisten los tres estados (líquido, sólido y gas) del agua, es un punto de temperatura y presión invariantes ( varianza cero). Constituye, por tanto, un punto de referencia fijo fundamental, más estable que la temperatura de congelación, por ejemplo, que depende de muchos parámetros y que puede descender a -38 ° C para el agua pura superenfriada .
Una vez adoptado este punto de referencia, queda por definir el intervalo de un kelvin que se fija de la siguiente manera: El kelvin es la fracción 1 ⁄ 273.16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua .
Esto a su vez se convierte en la referencia para la definición de grado Celsius. Como resultado de esta reforma, esta última se reduce al estado de una unidad derivada del Sistema Internacional : la unidad de temperatura Celsius es igual por definición a la unidad de temperatura kelvin, teniendo cualquier intervalo de temperatura el mismo valor numérico en los dos unidades.
Sin embargo, debido a esta unidad de selección, el punto de ebullición del agua a presión atmosférica normal no es fija en 100 ° C pero al 99,9839 ° C . Sin embargo, esta elección conduce a un hueco muy pequeño con el valor 100, que mantiene las definiciones actuales de los puntos de congelación y el agua hirviendo a presión atmosférica: alrededor de 0 ° C a aproximadamente 100 ° C .
Estrictamente hablando, solo la escala centígrada obsoleta todavía asigna el valor exacto 100 a la temperatura de este punto de ebullición.
En 2005 se perfeccionó la definición especificando la composición isotópica del agua cuyo punto triple se utiliza:
Esta composición es la del material de referencia del Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA), conocido como " Ocean Water Vienna Standard Mean " (VSMOW, English Vienna Standard Mean Ocean Water ), según lo recomendado por la International Union of Pure and Applied Química (IUPAC).
En 2018, se decidió redefinir las unidades del sistema internacional .
A partir de 20 de mayo de 2019, siguiendo el trabajo del Comité Internacional de Pesas y Medidas , la definición de kelvin cambia fundamentalmente. En lugar de depender de cambios en el estado del agua para definir la escala, la nueva definición se basa en la energía equivalente dada por la ecuación de Boltzmann .
Nueva definición El valor del kelvin, K, se define fijando el valor numérico de la constante de Boltzmann en exactamente 1.380 649 × 10 −23 J K −1 (o s −2 m 2 kg K −1 ).El kelvin es, por tanto, el cambio de temperatura termodinámico resultante de un cambio en la energía térmica de , o unidades de acción, h por segundo .
10 N | Unidad con prefijo |
Símbolo | Número |
---|---|---|---|
10 24 | yottakelvin | YK | Cuatrillón |
10 21 | zettakelvin | ZK | Trilliard |
10 18 | exakelvin | EK | Billones |
10 15 | petakelvin | paquete | De billar |
10 12 | terakelvin | TK | Billones |
10 9 | gigakelvin | G K | Mil millones |
10 6 | mega-vino | MK | Millón |
10 3 | kilokelvin | kK | Mil |
10 2 | hectokelvin | hK | Centenar |
10 1 | decakelvin | daK | Diez |
10 0 | Kelvin | K | A |
10 −1 | decikelvin | dK | Décimo |
10 -2 | centikelvin | cK | Centésimo |
10 −3 | millikelvin | mK | Milésimo |
10 -6 | microkelvin | μK | Millonésimo |
10 -9 | nanokelvin | nK | Billonésimo |
10 -12 | picokelvin | paquete | Billonésimo |
10 -15 | femtokelvin | fK | De billar |
10 -18 | attokelvin | Alaska | Billonésima |
10 -21 | zeptokelvin | zK | Trilliardth |
10 -24 | yoctokelvin | yK | Cuadrillonésimo |
Se utilizan diferentes escalas para medir la temperatura : escala Newton (establecida en 1700), Romer (1701), F (1724), Réaumur (1731) Delisle (1738) centígrados (de C ) (1742), Rankine (1859), Kelvin ( 1848), Leyden (¿hacia 1894?), Celsius (1948).
Temperatura | Kelvin | Celsius | centígrado (histórico) | Fahrenheit original | Fahrenheit histórico | Fahrenheit moderno (actual) | Rankine | Delisle | Newton | Reaumur | Rømer |
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Cero absoluto . | 0 | −273,15 | −273,197 | −459,67 | 0 | 559,725 | −90,14 | −218,52 | −135,90 | ||
Temperatura natural más baja registrada por teledetección en la superficie de la Tierra (no in situ ). | 180,0 | −93,2 | −135,8 | 323,9 | 289,8 | −30,8 | −74,6 | −41,4 | |||
Mezcla de agua / sal Fahrenheit . | 0 | ||||||||||
Origen de la escala Celsius moderna. | 273.15 | 0 | 32 | 491,67 | 150 | 0 | 0 | 7.5 | |||
Temperatura de fusión del agua (a presión estándar ). | 273,150,089 (10) | 0,000 089 (10) | 0 | 32 | 32 | 32.000 160 (18) | 491,670 160 (18) | ≈ 150 | ≈ 0 | ≈ 0 | ≈ 7.5 |
Temperatura del punto triple del agua . | 273.1600 (1) | 0.0100 (1) | 32.0180 (18) | ||||||||
Temperatura promedio en la superficie terrestre. | 288 | 15 | 59 | 518,67 | 127,5 | 4,95 | 12 | 15.375 | |||
Temperatura media del cuerpo humano. | 309,95 | 36,8 | 98,24 | 557,91 | 94,8 | 12,144 | 29,44 | 26,82 | |||
La temperatura natural más alta registrada en la superficie de la Tierra. | 329,8 | 56,7 | 134 | 593,67 | 67,5 | 18,7 | 45,3 | 33,94 | |||
Temperatura de vaporización del agua (a presión estándar ). | 373,133 9 | 99,983 9 | 100 | ≈ 212 | 212 | 211,971 | 671,641 | 0 | 33 | 80 | 60 |
Punto de fusión del titanio . | 1,941 | 1,668 | 3 034 | 3 494 | −2 352 | 550 | 1334 | 883 | |||
Temperatura estimada de la superficie solar . | 5.800 | 5 526 | 9 980 | 10,440 | −8 140 | 1.823 | 4.421 | 2.909 | |||
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