Kelvin | |
Termômetro Celsius / Kelvin. | |
Em formação | |
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Sistema | Sistema internacional ( unidade básica ) |
Unidade de… | Temperatura termodinâmica |
Símbolo | K |
Eponym | William Thomson, Lord Kelvin |
O kelvin (símbolo K , em homenagem a William Thomson disse Lord Kelvin), é o SI base de unidade de temperatura termodinâmica . Por convenção, os nomes das unidades são nomes comuns e são escritos em minúsculas ("Kelvin" e não "Kelvin").
Até 20 de maio de 2019, o Kelvin foi definido como a fração 1 / 273,16 da temperatura termodinâmica do ponto triplo da água (H 2 O), Uma variação de temperatura de 1 K é equivalente a uma variação de 1 ° C . A nova definição visa respeitar esse valor, mas ancorando-o em um valor fixo da constante de Boltzmann .
Ao contrário do grau Celsius , o Kelvin é uma medida absoluta de temperatura que foi introduzida graças ao terceiro princípio da termodinâmica . A temperatura de 0 K é igual a −273,15 ° C e corresponde ao zero absoluto (o ponto triplo da água está, portanto, na temperatura de 0,01 ° C ).
O kelvin, não sendo uma medida relativa, nunca é precedido pela palavra "grau" ou pelo símbolo "°", ao contrário dos graus Celsius ou Fahrenheit .
A escala de temperatura Celsius é, por definição, a temperatura absoluta originalmente deslocada em 273,15 K :
com:Deduzimos que:
O recíproco da temperatura é um parâmetro que ocorre frequentemente nas fórmulas. Os físicos às vezes usam o parâmetro β, como:
com em Kelvins e onde está a constante de Boltzmann .Na prática :
Assim, 0 ° C = 273,15 K, 1 ° C = 274,15 K, etc.
De 1954 a 2019, a unidade de temperatura do Sistema Internacional e suas unidades derivadas , determinadas por uma convenção internacional, são baseadas na temperatura termodinâmica do ponto triplo da água, TH 2 O
T= 273,16 K :
A fração 1 ⁄ 273,16 deve-se, portanto, à escolha do ponto triplo da água como ponto de referência e ao desejo de definir uma unidade de temperatura que permita encontrar os intervalos de temperatura usuais associados às antigas escalas de temperatura. Embora a definição oficial atual do grau Celsius seja baseada na do Kelvin, o último foi estabelecido posteriormente.
Historicamente, os pontos de referência escolhidos para construir as escalas de temperatura eram a temperatura de congelamento da água, que define zero, e a temperatura de ebulição, fixada em 100. Esses dois pontos definiam, portanto, uma escala centígrada cujo passo é um centésimo da diferença de temperatura entre esses dois pontos. Esta escala de temperatura tem sido confundida com a escala Celsius.
A noção de temperatura termodinâmica , e implicitamente aquela de temperatura absoluta , introduz a noção de zero absoluto , tornando desnecessária a referência a dois pontos. Um único ponto de referência fixo é suficiente. O ponto triplo da água, ou seja, as condições em que coexistem os três estados (líquido, sólido e gasoso) da água, é um ponto de temperatura e pressão invariáveis ( variância zero). Portanto, constitui um ponto de referência fixo fundamental, mais estável do que a temperatura de congelamento, por exemplo, que depende de muitos parâmetros e que pode cair para -38 ° C para água pura super-resfriada .
Uma vez que este ponto de referência tenha sido adotado, resta definir o intervalo de um kelvin que é fixado da seguinte maneira: O kelvin é a fração 1 ⁄ 273,16 da temperatura termodinâmica do ponto triplo da água .
Isso, por sua vez, se torna a referência para a definição de graus Celsius. Como resultado desta reforma, este último é reduzido ao status de uma unidade derivada do Sistema Internacional : a unidade de temperatura Celsius é igual por definição à unidade de temperatura kelvin, qualquer intervalo de temperatura tendo o mesmo valor numérico nos dois unidades.
No entanto, devido a esta unidade de selecção, o ponto de ebulição da água à pressão atmosférica normal não é fixada em 100 ° C , mas a 99,9839 ° C . No entanto, isto leva a uma escolha muito pequeno intervalo com o valor 100, que mantém as definições actuais dos pontos de congelação e de ebulição da água à pressão atmosférica: cerca de 0 ° C a cerca de 100 ° C .
A rigor, apenas a obsoleta escala centígrada ainda atribui o valor exato 100 à temperatura desse ponto de ebulição.
Em 2005 , a definição foi refinada especificando a composição isotópica da água cujo ponto triplo é utilizado:
Esta composição é a do material de referência da Agência Internacional de Energia Atômica (IAEA), conhecido como " Ocean Water Vienna Standard Mean " (VSMOW, Inglês Vienna Standard Mean Ocean Water ), conforme recomendado pela International Union of Pure and Applied Química (IUPAC).
Em 2018, decidiu-se redefinir as unidades do sistema internacional .
De 20 de maio de 2019, seguindo o trabalho do Comitê Internacional de Pesos e Medidas , a definição de Kelvin muda fundamentalmente. Em vez de depender de mudanças no estado da água para definir a escala, a nova definição depende da energia equivalente dada pela equação de Boltzmann .
Nova definição O valor do kelvin, K, é definido fixando-se o valor numérico da constante de Boltzmann em exatamente 1,380 649 × 10 −23 J K −1 (ou s −2 m 2 kg K −1 ).O Kelvin é, portanto, a mudança de temperatura termodinâmica resultante de uma mudança na energia térmica de , ou unidades de ação, h por segundo .
10 N | Unidade com prefixo |
Símbolo | Número |
---|---|---|---|
10 24 | yottakelvin | YK | Quatrilhão |
10 21 | zettakelvin | ZK | Trilliard |
10 18 | Exakelvin | EK | Trilhão |
10 15 | petakelvin | PK | De bilhar |
10 12 | Terakelvin | TK | Trilhão |
10 9 | gigakelvin | GK | Bilhão |
10 6 | mega-vinho | MK | Milhão |
10 3 | kilokelvin | kK | Mil |
10 2 | hectokelvin | hK | Centenas |
10 1 | decakelvin | daK | Dez |
10 0 | Kelvin | K | UMA |
10 -1 | decikelvin | dK | Décimo |
10 −2 | centikelvin | cK | Centésimo |
10 −3 | milikelvin | mK | Milésimo |
10 -6 | microkelvin | μK | Milionésimo |
10 -9 | Nanokelvin | nK | Bilionésimo |
10 -12 | picokelvin | pK | Bilionésimo |
10 -15 | femtokelvin | fK | De bilhar |
10 -18 | Attokelvin | aK | Trilionésimo |
10 -21 | zeptokelvin | zK | Trilliardth |
10 -24 | Yoctokelvin | yK | Quadrilionésimo |
Diferentes escalas são usadas para medir a temperatura : escala Newton (estabelecida em 1700), Romer (1701), F (1724), Réaumur (1731) Delisle (1738) centígrados (de C ) (1742), Rankine (1859), Kelvin ( 1848), Leyden (ca. 1894?), Celsius (1948).
Temperatura | Kelvin | Celsius | centígrado (histórico) | Fahrenheit original | Fahrenheit histórico | Fahrenheit moderno (atual) | Rankine | Delisle | Newton | Reaumur | Rømer |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Zero absoluto . | 0 | -273,15 | -273,197 | -459,67 | 0 | 559.725 | -90,14 | -218,52 | -135,90 | ||
Temperatura natural mais baixa registrada por sensoriamento remoto na superfície da Terra (não in situ ). | 180,0 | -93,2 | -135,8 | 323,9 | 289,8 | -30,8 | -74,6 | -41,4 | |||
Mistura de água / sal Fahrenheit . | 0 | ||||||||||
Origem da escala Celsius moderna. | 273,15 | 0 | 32 | 491,67 | 150 | 0 | 0 | 7,5 | |||
Temperatura de fusão da água (à pressão padrão ). | 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 do ponto triplo da água . | 273,1600 (1) | 0,0100 (1) | 32,0180 (18) | ||||||||
Temperatura média na superfície da Terra. | 288 | 15 | 59 | 518,67 | 127,5 | 4,95 | 12 | 15,375 | |||
Temperatura média do corpo humano. | 309,95 | 36,8 | 98,24 | 557,91 | 94,8 | 12.144 | 29,44 | 26,82 | |||
A temperatura natural mais alta registrada na superfície da Terra. | 329,8 | 56,7 | 134 | 593,67 | 67,5 | 18,7 | 45,3 | 33,94 | |||
Temperatura de vaporização da água (à pressão padrão ). | 373.133 9 | 99,983 9 | 100 | ≈ 212 | 212 | 211.971 | 671.641 | 0 | 33 | 80 | 60 |
Ponto de fusão do titânio . | 1.941 | 1.668 | 3 034 | 3 494 | -2 352 | 550 | 1334 | 883 | |||
Temperatura estimada da superfície do Sol . | 5.800 | 5 526 | 9 980 | 10.440 | -8 140 | 1.823 | 4.421 | 2.909 | |||
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