کلوین

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
کلوین
سامانه‌های اندازه‌گیرییکای اصلی اس‌آی
یکایدما
نشانK 
برگرفته از نامویلیام تامسون

کلوین با نماد K یکای اندازه‌گیری دما است که بر اساس مقیاس مطلق بیان می‌شود. این یکا، یکی از هفت یکای اصلی سامانه استاندارد بین‌المللی یکاها است. کلوین، یک مقیاس مطلق دما در ترمودینامیک است که در آن صفر مطلق — سردترین دمای ممکن — صفر کلوین نام دارد. در توصیف ترمودینامیک کلاسیک، در صفر مطلق، جنبش گرمایی ذرات متوقف می‌شود. کلوین به عنوان ۱/۲۷۳٫۱۶ دمای ترمودینامیکی نقطهٔ سه‌گانه آب (یعنی ۰٫۰۱ C° یا ۳۲٫۰۱۸ F° تعریف شده‌است.[۱] به عبارت دیگر گویی نقطهٔ سه‌گانهٔ آب دقیقاً برابر با ۲۷۳٫۱۶ کلوین است.

علت نامگذاری

یکای کلوین به احترام فیزیکدان و مهندس بریتانیایی، ویلیام تامسون، لُرد کلوین (۱۸۲۴۱۹۰۷) نام گرفته‌اند، کسی که از اهمیت یک «مقیاس سنجش دمایی مطلق» سخن به میان آورد.

کلوین در برابر دیگر یکاها

خلاف مقیاس فارنهایت و سلسیوس، کلوین با عبارت درجه همراه نمی‌شود. کلوین در درجهٔ اوّل به عنوان یکای اندازه‌گیری در فیزیک کاربرد دارد اما اغلب در مقایسه با سلسیوس بیان می‌شود. چون یکای سلسیوس بزرگی برابر با کلوین دارد و از دمای نقطهٔ سه گانهٔ آب ۲۷۳٫۱۶ کلوین (۰٫۰۱ سانتیگراد) فاصله دارد به عبارت دیگر صفر مطلق کلوین برابر است با ۲۷۳٫۱۵- سانتیگراد (۴۵۹٫۶۷- فارنهایت).

تاریخچه

در سال ۱۸۴۸، ویلیام تامسون، که بعداً به عنوان لرد کلوین مورد تجلیل قرار گرفت، در مقاله خود دربارهٔ مقیاس گرماسنجی مطلق، نیاز به مقیاسی را نوشت که به موجب آن «سرمای بی‌نهایت» (صفر مطلق) نقطه صفر مقیاس باشد و از درجه سانتیگراد برای افزایش واحد استفاده می‌کند. کلوین محاسبه کرد که صفر مطلق معادل ۲۷۳- در دماسنج‌های هوای آن زمان است.[۲] این مقیاس مطلق امروزه به عنوان مقیاس دمای ترمودینامیکی کلوین شناخته می‌شود. مقدار کلوین «۲۷۳-» متقابل منفی ۰٫۰۰۳۶۶ بود - ضریب انبساط پذیرفته شده گاز در هر درجه سانتیگراد نسبت به نقطه یخ، و سازگاری قابل توجهی با مقدار فعلی پذیرفته شده دارد.

تعریف

فرمول‌های تبدیل دمایی کلوین
از به فرمول
کلوین سلسیوس °C = K − ۲۷۳٫۱۵
سلسیوس کلوین K = °C + ۲۷۳٫۱۵
کلوین مقیاس رانکین °R = K × ۱٫۸
مقیاس رانکین کلوین K = °R ÷ ۱٫۸
کلوین فارنهایت °F = (K × ۱٫۸) − ۴۵۹٫۶۷
فارنهایت کلوین K = (°F + ۴۵۹٫۶۷) ÷ ۱٫۸
کلوین الکتروولت eV ≈ K ÷ ۱۱٬۶۰۴٫۵
الکتروولت کلوین K ≈ eV × ۱۱٬۶۰۴٫۵
برای بازه‌های دمایی به جای یک دمای مشخص،
۱ کلوین = ۱ °C
و
۱ کلوین = ۱٫۸ °R
Comparisons among various temperature scales
Conversion calculator for units of temperature

در سال ۱۹۵۴، قطعنامه ۳ دهمین کنفرانس عمومی وزن و اندازه‌گیری (CGPM) با تعیین نقطه سه‌گانه آب به عنوان دومین نقطه تعریف خود، به مقیاس کلوین تعریف مدرن داد و دمای آن را دقیقاً برابر ۲۷۳٫۱۶ کلوین تعریف کرد.[۳][۴][۵]

در سال ۲۰۰۵، کمیته بین‌المللی وزن و اندازه‌گیری، تأیید کرد که برای اهداف مشخص کردن درجه حرارت نقطه سه برابر آب، تعریف مقیاس دمای ترمودینامیکی کلوین به آب دارای یک ترکیب ایزوتوپی مشخص شده به عنوان استاندارد وین باید رجوع شود که متوسط آب اقیانوس است.[۶]

در ۱۶ نوامبر ۲۰۱۸، تعریف جدیدی از نظر مقدار ثابت بولتزمن تصویب شد. با این تغییر، نقطه سه‌گانه آب به مقدار تجربی تعیین شده تقریباً ۲۷۳٫۱۶ کلوین تبدیل شد. برای اهداف اندازه‌گیری قانونی، تعریف جدید به‌طور رسمی از ۲۰ مه ۲۰۱۹، ۱۴۴ سالگی کنوانسیون متر، به اجرا درآمد.[۷]

کاربردها

دمای رنگ

کلوین اغلب به عنوان اندازه‌گیری دمای رنگ منابع نور استفاده می‌شود. دمای رنگ بر این اصل استوار است که دماتاب یک جسم سیاه با مشخصه توزیع فرکانس دمای خود نوری را منتشر می‌کند. اجسام سیاه در دمای زیر ۴۰۰۰ کلوین مایل به قرمز به نظر می‌رسند، در حالی که اجسام بالاتر از ۷۵۰۰K مایل به آبی هستند. دمای رنگ در زمینه‌های تصویربرداری تصویر و عکاسی مهم است، جایی که دمای رنگ تقریباً ۵۶۰۰K برای مطابقت با امولسیون‌های فیلم «نور روز» لازم است. در اخترشناسی، رده‌بندی ستارگان و جایگاه آن‌ها در نمودار هرتسپرونگ-راسل، تا حدی بر اساس دمای سطح آنها استوار است، که به عنوان دمای مؤثر شناخته می‌شود. به عنوان مثال، فوتوسفر خورشید دارای دمای مؤثر ۵۷۷۸K است.

جستارهای وابسته

منابع

  1. "Resolution 4: Definition of the SI unit of thermodynamic temperature (kelvin)". Resolutions of the 13th CGPM. Bureau International des Poids et Mesures. 1967. Retrieved 2008-02-06.
  2. Lord Kelvin, William (October 1848). "On an Absolute Thermometric Scale". Philosophical Magazine. Archived from the original on 1 February 2008. Retrieved 6 February 2008.
  3. "Resolution 3: Definition of the thermodynamic temperature scale". Resolutions of the 10th CGPM. Bureau International des Poids et Mesures. 1954. Archived from the original on 23 June 2007. Retrieved 6 February 2008.
  4. Bureau International des Poids et Mesures, Unit of thermodynamic temperature (kelvin)
  5. Taylor, Barry N. & Thompson, Ambler (toim.): The International System of Units (SI), 2008, s. 20
  6. "Unit of thermodynamic temperature (kelvin)". SI Brochure, 8th edition. Bureau International des Poids et Mesures. 1967. pp. Section 2.1.1.5. Archived from the original on 26 September 2007. Retrieved 2008-02-06.
  7. Draft Resolution A "On the revision of the International System of units (SI)" to be submitted to the CGPM at its 26th meeting (2018) (PDF), archived from the original (PDF) on 29 April 2018, retrieved 17 November 2020

*Wikipedia contributors, "Kelvin," Wikipedia, The Free Encyclopedia, http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Kelvin&oldid=173607697 (accessed November 29, 2007).