Kelvin

Vikipedi, özgür ansiklopedi
Gezintiye atla Aramaya atla

Kelvin
Ölçü sistemiSI temel birimi
BirimiSıcaklık
SembolK
AdınıWilliam Thomson, 1 Baron Kelvin

Kelvin olan ana ünite arasında sıcaklığın içinde Uluslararası Birim Sistemi birimi sembolü K. Bu Belfast doğumlu almıştır sahip (SI) Glasgow Üniversitesi mühendis ve fizikçi William Thomson, 1 Baron Kelvin (1824-1907).

Kelvin artık Boltzmann sabiti k'nin sayısal değerini 1.380 649 × 10 −23 J⋅K −1'e sabitleyerek tanımlanmaktadır . Bu nedenle, bir kelvin termodinamik sıcaklıktaki T değişikliğine eşittir ve bu da termal enerjide kT 1.380 649 × 10 −23 J değişmesine neden olur. [1]

Kelvin ölçeği bir şekilde Thomson'un şartları yerine getirir mutlak termodinamik sıcaklık ölçeği . Sıfır noktası olarak mutlak sıfırı kullanır (yani düşük entropi ). Kelvin ve santigrat ölçekleri arasındaki ilişki T K = t ° C + 273.15'tir. Kelvin ölçeğinde, saf su 273.15 K'da donar ve 373.15 K'da kaynar.

Fahrenheit ve Celsius derecesinin aksine, kelvin bir derece olarak adlandırılmaz veya yazılmaz . Kelvin, fiziksel bilimlerde sıcaklık ölçümünün birincil birimidir, ancak genellikle aynı büyüklükteki Santigrat derecesi ile birlikte kullanılır.

Tarih [ düzenle ]

Lord Kelvin , birimin adaşı

1848'de, daha sonra Lord Kelvin olarak yüceltilen William Thomson, "Sonsuz soğuk" un (mutlak sıfır) ölçeğin sıfır noktası olduğu ve Celsius derecesini kullanan bir ölçeğe duyulan ihtiyacın Mutlak Termometrik Ölçek Üzerine adlı makalesinde yazdı. birim artışı için. Kelvin, o zamanın hava termometrelerinde mutlak sıfırın -273 ° C'ye eşdeğer olduğunu hesapladı. [2] Bu mutlak ölçek bugün Kelvin termodinamik sıcaklık ölçeği olarak bilinir. Kelvin'in "-273" değeri, 0,00366'nın negatif karşıtıydı — buz noktasına göre Santigrat derece başına gazın kabul edilen genleşme katsayısı, halihazırda kabul edilen değere kayda değer bir tutarlılık veriyordu.

1954 yılında, 10. Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansının (CGPM) 3. Kararı , Kelvin ölçeğine modern tanımını , ikinci tanım noktası olarak suyun üçlü noktasını belirterek verdi ve sıcaklığını tam olarak 273.16 kelvin olarak atadı. [3]

1967 / 1968'de, 13. CGPM'nin 3. Kararı termodinamik sıcaklık birim artışını "kelvin" olarak yeniden adlandırdı, "Kelvin derecesi" yerine ° K simgesi olan K sembolü. [4] Ayrıca, birim artış büyüklüğünü daha açık bir şekilde tanımlamanın faydalı olduğunu düşünen 13. CGPM, Karar 4'te de "Termodinamik sıcaklığın birimi olan kelvin, fraksiyona eşittir.1/273,16Suyun üçlü noktasının termodinamik sıcaklığı . " [5]

2005 yılında, CGPM'nin bir komitesi olan Comité International des Poids et Mesures (CIPM), suyun üçlü noktasının sıcaklığını tanımlamak amacıyla Kelvin termodinamik sıcaklık ölçeğinin tanımının, izotopik kompozisyon, Viyana Standart Ortalama Okyanus Suyu olarak belirtilmiştir . [6]

16 Kasım 2018'de, Boltzmann sabitinin sabit değeri açısından yeni bir tanım kabul edildi . Bu değişiklikle suyun üçlü noktası, yaklaşık 273.16 Kelvin'lik ampirik olarak belirlenen bir değer haline geldi. İçin yasal metroloji amaçlı yeni tanımın resmen 20 tarihinde yürürlüğe 2019 Mayıs ait 144 yıldönümü geldi Metre Konvansiyonu . [7]

Kullanım kuralları [ düzenle ]

Göre Ağırlıklar ve Ölçüler Uluslararası Büro dile veya sözlü, birim diğeri için aynı gramer kurallarını kullanarak pluralised edilir SI birimleri gibi volt veya ohm suyun üçlü noktasının tam olarak 273,16 olduğunu ... "mesela ( kelvins " [8] ). "Kelvin ölçeğine " atıfta bulunulduğunda, "kelvin" kelimesi - normalde bir isimdir - ismin "ölçeğini" değiştirmek için sıfat olarak işlev görür ve büyük harfle yazılır. Diğer SI birim sembollerinin çoğunda olduğu gibi (açı sembolleri, örneğin 45 ° 3 ′ 4 ″ istisnadır) sayısal değer ile kelvin sembolü arasında bir boşluk vardır (örneğin "99.987 K").[9] [10] (Şunun için stil kılavuzuBununla birlikte CERN , çoğul olsa bile her zaman "kelvin" kullanılmasını özellikle söyler.) [11]

1967-1968'deki 13. CGPM'den önce kelvin birimi, o zamanki diğer sıcaklık ölçeklerinde olduğu gibi "derece" olarak adlandırılıyordu. Diğer ölçeklerden ya sıfat eki "Kelvin" ("derece Kelvin") veya "mutlak" ("mutlak derece") ile ayırt edildi ve sembolü ° K idi. Ünitenin 1948'den 1954'e kadar resmi adı olan ikinci terim (mutlak derece), Rankine ölçeğine atıfta bulunarak da yorumlanabileceği için belirsizdi . 13. CGPM'den önce çoğul biçim "mutlak derece" idi. 13. CGPM, birim adını basitçe "kelvin" olarak değiştirdi (sembol: K). [12]"Derece" nin ihmal edilmesi, Celsius ve Fahrenheit ölçekleri gibi keyfi bir referans noktasına göreceli olmadığını (Rankine ölçeği "Rankine derece" kullanmaya devam etmesine rağmen), bunun yerine cebirsel olarak manipüle edilebilen mutlak bir ölçü birimi olduğunu gösterir ( örneğin sistemin temel serbestlik dereceleri arasında mevcut olan "ortalama enerji" miktarının iki katını belirtmek için ikiyle çarpılır). [ alıntı gerekli ]

2019 yeniden tanımlanması [ düzenle ]

2005 yılında CIPM , kelvin'i (diğer SI birimleriyle birlikte) deneysel olarak daha titiz bir metodoloji kullanarak yeniden tanımlamak için bir program başlattı. Özellikle komite , kelvin'i , Boltzmann sabiti tam değeri alacak şekilde yeniden tanımlamayı önerdi.1.380 6505 x 10 -23  J / K . [13] Komite, programın 2011 toplantısında CGPM tarafından benimsenmesi için zamanında tamamlanacağını ummuştu, ancak 2011 toplantısında karar, daha büyük bir programın parçası olarak değerlendirileceği 2014 toplantısına ertelendi . [14]

Yeniden tanımlama, 2014 yılında daha da ertelendi ve mevcut tanım açısından Boltzmann sabitinin daha doğru ölçümleri yapılmasını bekliyordu [15], ancak nihayet 2018'in sonlarında 26. CGPM'de k  =  değeriyle kabul edildi.1.380 649 x 10 -23  J / K . [13] [16]

Bilimsel bir bakış açısına göre, temel avantaj, kullanılan teknikler Boltzmann sabitine bağlı olduğundan, çok düşük ve çok yüksek sıcaklıklarda ölçümlerin daha doğru yapılmasına izin vermesidir. Aynı zamanda, herhangi bir özel maddeden bağımsız olma felsefi avantajına da sahiptir. J / K birimi kg⋅m 2 ⋅s −2 ⋅K −1'e eşittir ; burada kilogram , metre ve saniye Planck sabiti , ışık hızı ve sezyum-133 süresi açısından tanımlanır. sırasıyla temel durum aşırı ince geçiş . [17]Bu nedenle, bu tanım yalnızca evrensel sabitlere dayanır ve daha önce uygulandığı gibi , kütlesi zamanla orijinal değerden farklılaşan Uluslararası Kilogram Prototipi gibi herhangi bir fiziksel yapıya dayanmaz. Buradaki zorluk, üçlü noktaya yakın ölçümlerin doğruluğunu düşürmekten kaçınmaktı. Pratik bir bakış açısından, yeniden tanımlama fark edilmeden geçecektir; Su 273.15 K (0 ° C) 'de donmaya devam edecek [18] ve suyun üçlü noktası yaygın olarak kullanılan bir laboratuvar referans sıcaklığı olmaya devam edecek.

Aradaki fark, yeniden tanımlamadan önce, suyun üçlü noktasının kesin olması ve Boltzmann sabitinin ölçülen değerinin şu şekildedir: 1.380 649 03 (51) × 10 −23  J / K , bağıl standart belirsizlik3.7 × 10 −7 . [16] Daha sonra, Boltzmann sabiti kesindir ve belirsizlik şu anda olan suyun üçlü noktasına aktarılır.273.1600 (1) K .

Pratik kullanımlar [ düzenle ]

Kelvin sıcaklık dönüşüm formülleri
Kelvin'denKelvin'e
Santigrat[° C] = [K] - 273,15[K] = [° C] + 273,15
Fahrenheit[° C] = [K] x 9 / 5  - 459,67[K] = ([° C] + 459,67) x 5 / 9
Rankine[° R] = [K] x 9 / 5[K] = [° R] x 5 / 9
Sıcaklık için aralıklarla yerine belirli sıcaklıklarda,
1 K = 1 ° C = 9 / 5  ° F = 9 / 5  ° R
çeşitli sıcaklık ölçekler arasındaki karşılaştırmalar

Renk sıcaklığı [ düzenle ]

Kelvin, genellikle ışık kaynaklarının renk sıcaklığının bir ölçüsü olarak kullanılır . Renk sıcaklığı, siyah gövdeli bir radyatörün, kendi sıcaklığının frekans dağılım karakteristiğine sahip ışık yayması ilkesine dayanır . Yaklaşık altındaki sıcaklıklarda siyah cisimler4000 K kırmızımsı görünürken, yukarıdakiler yaklaşık7500 K mavimsi görünür. Renk sıcaklığı görüntü projeksiyonu ve alanlarında önemli olan fotoğrafçılık , nerede yaklaşık bir renk sıcaklığı5600 K , "gün ışığı" film emülsiyonlarıyla eşleşmesi için gereklidir. Olarak astronomi , yıldız sınıflandırması yıldız ve üzerindeki yeri Hertzsprung-Russell diyagramı olarak bilinen yüzey sıcaklığı üzerine, kısmen, dayanır etkin sıcaklık . Örneğin, Güneş'in fotosferinin etkili bir sıcaklığı vardır.5778 K .

Dijital kameralar ve fotoğraf yazılımı genellikle düzenleme ve kurulum menülerinde K'deki renk sıcaklığını kullanır. Basit kılavuz, daha yüksek renk sıcaklığının, gelişmiş beyaz ve mavi tonlara sahip bir görüntü oluşturmasıdır. Renk sıcaklığındaki azalma, daha kırmızımsı, "daha sıcak" renklerin hakim olduğu bir görüntü üretir .

Kelvin gürültü sıcaklığı birimi olarak [ değiştir ]

Elektronikte kelvin, bir devrenin nihai gürültü tabanına , yani gürültü sıcaklığına göre ne kadar gürültülü olduğunun bir göstergesi olarak kullanılır . Ayrık dirençlerin ve kapasitörlerin sözde Johnson-Nyquist gürültüsü , Boltzmann sabitinden türetilen bir tür termal gürültüdür ve gürültü için Friis formüllerini kullanarak bir devrenin gürültü sıcaklığını belirlemek için kullanılabilir .

Unicode karakteri [ düzenle ]

Sembol, U + 212A K KELVIN SIGN kod noktasında Unicode olarak kodlanmıştır . Ancak bu, eski kodlamalarla uyumluluk için sağlanan bir uyumluluk karakteridir . Unicode standardı bunun yerine U + 004B K LATİN BÜYÜK HARF K kullanılmasını önerir ; O, normal bir başkentidir K . "Harfe benzeyen üç sembole normal harflere kanonik eşdeğerlik verilmiştir: U + 2126 Ω OHM İŞARETİ , U + 212A K KELVİN İŞARETİ ve U + 212B Å ANGSTROM İŞARETİ . Her üç durumda da normal harf kullanılmalıdır." [19]

Ayrıca bkz. [ Düzenle ]

  • Sıcaklık ölçeklerinin karşılaştırılması
  • 1990 Uluslararası Sıcaklık Ölçeği
  • Negatif sıcaklık

Referanslar [ düzenle ]

  1. ^ "Mise en pratique" (PDF) . BIPM .
  2. ^ Lord Kelvin, William (Ekim 1848). "Mutlak Termometrik Ölçekte" . Felsefi Dergisi . 1 Şubat 2008 tarihinde orjinalinden arşivlendi . Erişim tarihi: 6 Şubat 2008 .
  3. ^ "Karar 3: Termodinamik sıcaklık ölçeğinin tanımı" . 10. CGPM Kararları . Bureau International des Poids et Mesures. 1954. 23 Haziran 2007 tarihinde orjinalinden arşivlendi . Erişim tarihi: 6 Şubat 2008 .
  4. ^ "Çözünürlük 3: SI termodinamik sıcaklık birimi (kelvin)" . 13. CGPM Kararları . Bureau International des Poids et Mesures. 1967. 21 Nisan 2007 tarihinde orjinalinden arşivlendi . Erişim tarihi: 6 Şubat 2008 .
  5. ^ "Çözünürlük 4: Termodinamik sıcaklığın (kelvin) SI biriminin tanımı" . 13. CGPM Kararları . Bureau International des Poids et Mesures. 1967. 15 Haziran 2007 tarihinde orjinalinden arşivlendi . Erişim tarihi: 6 Şubat 2008 .
  6. ^ "Termodinamik sıcaklık birimi (kelvin)" . SI Broşürü, 8. baskı . Bureau International des Poids et Mesures. 1967. s. Bölüm 2.1.1.5. 26 Eylül 2007 tarihinde orjinalinden arşivlendi . Erişim tarihi: 6 Şubat 2008 .
  7. ^ Taslak Karar A "Uluslararası Birim Sisteminin (SI) revizyonu hakkında" 26. toplantısında (2018) CGPM'ye sunulacak (PDF)
  8. ^ "Miktarların değerlerini ifade etmek için kurallar ve stil kuralları" . SI Broşürü, 8. baskı . Bureau International des Poids et Mesures. 1967. s. Bölüm 2.1.1.5. 16 Temmuz 2012 tarihinde orjinalinden arşivlendi . Alındı Agustos 27 2012 .
  9. ^ "SI Birim kuralları ve stil kuralları" . Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü. Eylül 2004. 5 Şubat 2008 tarihinde orjinalinden arşivlendi . Erişim tarihi: 6 Şubat 2008 .
  10. ^ "Miktarların değerlerini ifade etmek için kurallar ve stil kuralları" . SI Broşürü, 8. baskı . Bureau International des Poids et Mesures. 1967. s. Bölüm 5.3.3. 23 Eylül 2015 tarihinde orjinalinden arşivlendi . Erişim tarihi: 13 Aralık 2015 .
  11. ^ "kelvin | CERN yazım kuralları" . write-guidelines.web.cern.ch . Arşivlenmiş orijinal 17 Nisan 2020 tarihinde . Erişim tarihi: 19 Eylül 2019 .
  12. ^ Barry N. Taylor (2008). "Uluslararası Birimler Sisteminin (SI) Kullanım Kılavuzu" (.PDF) . Özel Yayın 811. Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü. 3 Haziran 2016 tarihinde orjinalinden arşivlendi (PDF) . Erişim tarihi: 5 Mart 2011 . Alıntı dergisi gerektirir |journal=( yardım )
  13. ^ a b Ian Mills (29 Eylül 2010). "Temel birimlerin yeniden tanımlanmasının ardından SI Broşürü için Taslak Bölüm 2" (PDF) . CCU. 10 Ocak 2011 tarihinde orjinalinden arşivlendi (PDF) . Erişim tarihi: 1 Ocak 2011 .
  14. ^ "Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı, kilogramın yeniden tanımlanması da dahil olmak üzere Uluslararası Birim Sisteminde olası değişiklikleri onaylar" (PDF) (Basın açıklaması). Sèvres, Fransa: Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı . 23 Ekim 2011. 9 Şubat 2012 tarihinde orjinalinden arşivlendi (PDF) . Erişim tarihi: 25 Ekim 2011 .
  15. ^ Wood, B. (3–4 Kasım 2014). "CODATA Görev Grubunun Temel Sabitler Toplantısı Raporu" (PDF) . BIPM . s. 7. 13 Ekim 2015 tarihinde orjinalinden arşivlendi (PDF) . [BIPM direktörü Martin] Milton, eğer CIPM veya CGPM SI'nın yeniden tanımlanmasıyla ilerlememe kararı alırsa ne olacağına dair bir soruya yanıt verdi. O zamana kadar ilerleme kararının kaçınılmaz bir sonuç olarak görülmesi gerektiğini hissettiğini söyledi.
  16. ^ a b Newell, DB; Cabiati, F; Fischer, J; Fujii, K; Karshenboim, SG; Margolis, HS; de Mirandés, E; Mohr, PJ; Nez, F; Pachucki, K; Quinn, TJ; Taylor, BN; Wang, M; Wood, BM; Zhang, Z; et al. (Bilim ve Teknoloji için Veri Komitesi (CODATA) Temel Sabitler Görev Grubu) (29 Ocak 2018). " SI revizyonu için CODATA 2017 değerleri h , e , k ve N A " . Metroloji . 55 (1): L13 – L16. Bibcode : 2018Metro..55L..13N . doi : 10.1088 / 1681-7575 / aa950a .
  17. ^ "BIPM - SI Broşürü" . bipm.org . Erişim tarihi: 1 Ağustos 2019 .
  18. ^ "Kelvin tanımının güncellenmesi" (PDF) . Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçüler Bürosu ( BIPM ). 23 Kasım 2008 tarihinde orjinalinden arşivlendi (PDF) . Erişim tarihi: 23 Şubat 2010 .
  19. ^ "22,2". Unicode Standardı, Sürüm 8.0 (PDF) . Mountain View, CA, ABD: Unicode Konsorsiyumu. Ağustos 2015. ISBN  978-1-936213-10-8. 6 Aralık 2016 tarihinde orjinalinden arşivlendi (PDF) . Erişim tarihi: 6 Eylül 2015 .

Dış bağlantılar [ düzenle ]

  • Bureau International des Poids et Mesures (2006). "Uluslararası Birimler Sistemi (SI) Broşürü" (PDF) . 8. Baskı. Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçüler Komitesi . Erişim tarihi: 6 Şubat 2008 . Alıntı dergisi gerektirir |journal=( yardım )