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Was ist die Kelvin-Temperaturskala?

Die Kelvin- Temperaturskala ist die weltweit am häufigsten verwendete absolute Temperaturskala. Hier ist die Definition der Skala und ein Blick auf ihre Geschichte und Verwendung.

Wichtige Imbissbuden: Kelvin-Temperaturskala

  • Die Kelvin-Temperaturskala ist eine absolute Temperaturskala, die unter Verwendung des dritten Hauptsatzes der Thermodynamik definiert wird.
  • Da es sich um eine absolute Skala handelt, haben die in Kelvin aufgezeichneten Temperaturen keine Grade.
  • Der Nullpunkt der Kelvin-Skala ist der absolute Nullpunkt. Dies ist der Fall, wenn Partikel eine minimale kinetische Energie haben und nicht kälter werden können.
  • Jede Einheit (ein Grad in anderen Maßstäben) ist 1 Teil von 273,16 Teilen der Differenz zwischen dem absoluten Nullpunkt und dem Tripelpunkt von Wasser. Dies ist die gleiche Größeneinheit wie der Grad Celsius.

 

Definition der Kelvin-Temperaturskala

Die Kelvin-Temperaturskala ist eine absolute Temperaturskala mit Null bei absolutem Nullpunkt. Da es sich um eine absolute Skala handelt, haben Messungen mit der Kelvin-Skala keine Grade. Der Kelvin (beachten Sie den Kleinbuchstaben) ist die Basiseinheit der Temperatur im Internationalen Einheitensystem (SI).

 

Änderungen in der Definition

Bis vor kurzem basierten die Einheiten der Kelvin-Skala auf der Definition, dass das Volumen eines Gases bei konstantem (niedrigem) Druck direkt proportional zur Temperatur ist und dass 100 Grad den Gefrier- und Siedepunkt von Wasser trennen .

Die Kelvin-Einheit wird nun anhand des Abstands zwischen dem absoluten Nullpunkt und dem Tripelpunkt des Wassers definiert. Mit dieser Definition entspricht ein Kelvin der Größe eines Grades auf der Celsius-Skala, sodass die Umrechnung zwischen Kelvin- und Celsius-Messungen einfach ist.

Am 16. November 2018 wurde eine neue Definition angenommen. Diese Definition legt die Größe der Kelvin-Einheit basierend auf der Boltzmann-Konstante fest. Ab dem 20. Mai 2019 werden Kelvin, Mol, Ampere und Kilogramm unter Verwendung thermodynamischer Konstanten definiert.

 

Verwendung

Kelvin-Temperaturen werden mit einem Großbuchstaben „K“ und ohne das Gradsymbol geschrieben, z. B. 1 K, 1120 K. Beachten Sie, dass 0 K „absoluter Nullpunkt“ ist und (normalerweise) keine negativen Kelvin-Temperaturen vorliegen .

 

Geschichte

William Thomson, später Lord Kelvin genannt, schrieb 1848 die Arbeit Auf einer absoluten thermometrischen Skala . Er beschrieb die Notwendigkeit einer Temperaturskala mit einem Nullpunkt bei absolutem Nullpunkt, die er als äquivalent zu –273 ° C berechnete. Die damalige Celsius-Skala wurde anhand des Gefrierpunkts von Wasser definiert.

1954 definierte die 10. Generalkonferenz für Gewichte und Maße (CGPM) offiziell die Kelvin-Skala mit einem Nullpunkt des absoluten Nullpunkts und dem zweiten Definitionspunkt am Tripelpunkt des Wassers, der als genau 273,16 Kelvin definiert wurde. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Kelvin-Skala in Grad gemessen.

Das 13. CGPM änderte die Einheit der Skala von „Grad Kelvin“ oder ° K in Kelvin und Symbol K. Das 13. CGPM definierte die Einheit auch als 1 / 273.16 der Temperatur des Tripelpunkts von Wasser.

Im Jahr 2005 spezifizierte ein Unterausschuss des CGPM, das Comité International des Poids et Mesures (CIPM), den Tripelpunkt von Wasser als Dreifachpunkt von Wasser mit einer Isotopenzusammensetzung, die als Vienna Standard Mean Ocean Water bezeichnet wird.

Im Jahr 2018 definierte das 26. CGPM den Kelvin neu in Bezug auf den Boltzmann-Konstantenwert von 1,380649 × 10 –23  J / K.

Obwohl das Gerät im Laufe der Zeit neu definiert wurde, sind die praktischen Änderungen am Gerät so gering, dass sie die meisten Personen, die mit dem Gerät arbeiten, nicht nennenswert beeinflussen. Es ist jedoch immer eine gute Idee, bei der Umrechnung zwischen Grad Celsius und Kelvin auf signifikante Zahlen nach dem Dezimalpunkt zu achten.

 

Quellen

  • Bureau International des Poids et Mesures (2006). “ Die Broschüre zum Internationalen Einheitensystem (SI) .“ 8. Auflage. Internationales Komitee für Gewichte und Maße.
  • Lord Kelvin, William (Oktober 1848). “ Auf einer absoluten thermometrischen Skala .“ Philosophisches Magazin .
  • 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. (Arbeitsgruppe Datengrundlagen für Wissenschaft und Technologie (CODATA) zu fundamentalen Konstanten) (2018). „Die CODATA 2017-Werte von h, e, k und NA für die Überarbeitung des SI“. Metrologia . 55 (1). doi: 10.1088 / 1681-7575 / aa950a
  • Rankine, WJM (1859). „Ein Handbuch der Dampfmaschine und anderer Antriebsmaschinen.“ Richard Griffin und Co. London. p. 306–307.

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