开尔文（热力学温度单位）

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更新时间：2023-05-23
开尔文
热力学温度单位
开尔文（Kelvins），为热力学温标或称绝对温标，是温度的计量单位，它是国际单位制（SI）的七个基本单位之一，符号为K。
每变化1K相当于变化1℃，计算起点不同。摄氏度以冰水混合物的温度为起点，而开尔文是以绝对零度作为计算起点，即-273.15℃=0K。开尔文过去也曾称为绝对温度。水的三相点温度为0.0076℃，也可以说开尔文是将水三相点的温度定义为273.16K后所得到的温度。
2018年11月16日，第26届国际计量大会通过“修订国际单位制”决议，正式更新包括国际标准质量单位“千克”在内的4项基本单位定义。新国际单位体系采用物理常数重新定义质量单位“千克”、电流单位“安培”、温度单位“开尔文”和物质的量单位“摩尔”。
基本信息
中文名
开尔文
外文名
Kelvins
单位
开
应用学科
热力学
定义
热力学温标或称绝对温标
属性
温度单位
收起
历史发展
  • 1848年开尔文勋爵（威廉·汤姆森）在其论文《关于一种绝对温标》（On an Absolute Thermometric Scale）中写道，需要一种以“绝对的冷”（绝对零度）作为零点的温标，使用摄氏度作为其单位增量。汤姆森用当时的空气温度计测算出绝对零度等于−273 °C。这种绝对温标称为开尔文热力学温标。
  • 1954年第10届国际计量大会（CGPM）第3号决议给出了热力学温标的现代定义，表明水的三相点为其第二定义点，并规定将其温度订定为273.15开。
  • 1967-1968年第13届CGPM第3号决议将热力学温度的单位增量由“绝对度”（符号K）更名为“开尔文”（符号K）。同时，因为意识到要更明确地定义单位增量的程度的必要，第13次在国际度量衡大会第4号决议中指出“开尔文，热力学温度单位，等于水的三相点的热力学温度的⁄273.16。”
  • 2005年国际计量委员会声称为了阐明水的三相点的温度，开尔文热力学温标中的定义适用于VSMOW标准中规定的水有同位素结构。
  • 2018年2018年11月16日，国际计量大会通过决议，1开尔文被定义为“对应玻尔兹曼常数为1.380649×10^-23J·K^-1的热力学温度”。新的标准定义于2019年5月20日起正式生效。
标度
开氏温度标度是用理想气体来确立的，它的零点被称为绝对零度。根据热学中理想气体分子平均动能的方程：
Ek=ikT/2
当温度在绝对零度时（T=0 K），气体分子的动能为零。为了方便起见，开氏温度计的刻度间隔与摄氏温度计上的刻度间隔相一致，也就是说，开氏温度计上的一度等于摄氏温度计上的一度，水的冰点摄氏温度计为0℃，开氏温度计为273.15K。
色温单位
以绝对温度 K 来表示，即将一标准黑体加热，温度升高到一定程度时颜色开始由深红—浅红—橙—黄—白—蓝，逐渐改变，某光源与黑体的颜色相同时，我们将黑体当时的绝对温度称为该光源之色温。
单位转化
开氏度 = 摄氏度+273.15
实际使用
开尔文常用于测量光源的色温。色温基于黑体发出的光的颜色取决于辐射体的温度的原理。温度低于约4000 K的黑体为浅红色，温度高于约7500 K为浅蓝色。色温在投影和摄影的领域很重要，约5600 K的色温需要匹配“日光”胶片。在天文学领域，恒星的光谱和它们在赫罗图中的位置部分取决于他们的表面温度，被称作有效温度。例如，太阳的光球的有效温度为5778 K。
单位转换
从开氏温标换算至其他温度单位
从其他温度单位换算至开氏温标
[°C] = [K] - 273.15
[K] = [°C] + 273.15
华氏温标
[°F] = [K] ×⁄5− 459.67
[K] = ([°F] + 459.67) ×⁄9
兰金温标
[R] = [K] ×⁄5
[K] = [R] ×⁄9
Delisle
[°De] = (373.15 − [K]) ×⁄2
[K] = 373.15 − [°De] ×⁄3
[°N] = ([K] − 273.15) ×⁄100
[K] = [°N] ×⁄33+ 273.15
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