Kelvin

Kelvin (designación rusa: K ; internacional: K ) es una unidad de temperatura termodinámica en el Sistema Internacional de Unidades (SI) , una de las siete unidades SI básicas . Propuesto en 1848 . Se determina a través del valor de la constante de Boltzmann : 1.380 649⋅10 −23  J/K . Hasta 2019 se definía como 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua [1] . El comienzo de la escala coincide con el cero absoluto (0 K en la escala).

Conversión a grados Celsius :

La unidad lleva el nombre del físico inglés William Thomson , a quien se le concedió el título de Lord Kelvin Larg de Ayrshire . A su vez, este título procedía del río Kelvin , que discurre por el territorio de la Universidad de Glasgow .

Hasta 1968, el kelvin se llamaba oficialmente grado Kelvin [2] .

Historia

1848

William Thomson , el futuro Lord Kelvin, en su obra “ On  an Absolute Thermometric Scale ” escribe sobre la necesidad de una escala, cuyo punto cero corresponderá al grado límite de frío (cero absoluto), y el precio de división será grados Celsius [ 3] . Esta escala absoluta se conoce hoy como la escala termodinámica de Kelvin. El valor "menos 273" se obtuvo como el recíproco de 0,00366, el coeficiente de expansión del gas por grado Celsius.

1954

La tercera resolución de la Décima Conferencia General de Pesos y Medidas (CGPM) dio la definición moderna de la escala Kelvin, tomando como segundo punto de referencia la temperatura del punto triple del agua y asumiendo que su valor es exactamente 273,16 kelvin ("grados Kelvin" en la terminología de la época) [4] .

1967/1968

De acuerdo con la tercera resolución de la XIII Conferencia General de Pesos y Medidas, la unidad de medida de la escala termodinámica pasó a denominarse "kelvin", y la designación fue "K" (anteriormente la unidad se denominaba "grado Kelvin", su designación era "°K"). Además, el valor unitario se definió de forma más explícita: igual a 1/273,16 del punto triple del agua [5] .

2005

En el Anexo Técnico obligatorio al texto de la Escala Internacional de Temperatura ITS-90, el Comité Asesor de Termometría estableció los requisitos para la composición isotópica del agua cuando se alcanza la temperatura del punto triple del agua [6] . El Comité Internacional de Pesos y Medidas ha confirmado que la definición de kelvin se refiere al agua, cuya composición isotópica se define por las siguientes proporciones [7] :

• 0.000 155 760 mol 2 H por mol 1 H ,
• 0.000 379 900 mol 17 O por un mol 16 O ,
• 0.002 005 200 mol 18 O por mol 16 O.

2018

En la 26ª Conferencia General de Pesos y Medidas , se adoptó una resolución sobre una redefinición significativa de las unidades básicas del SI, que, en particular, incluía una redefinición del kelvin a través del valor de la constante de Boltzmann , que es igual a 1,380649 × 10 −23 J / K.

Redefinición en proceso

La desventaja de la antigua definición de kelvin era que, en la implementación práctica, el valor de kelvin resultó depender de la pureza y la composición isotópica del agua utilizada. Con el deseo de eliminar esta deficiencia, la XXIV CGPM, celebrada del 17 al 21 de octubre de 2011 , adoptó una resolución [8] , en la que, en particular, se proponía redefinir el kelvin en una futura revisión del Sistema Internacional de Unidades, relacionando su valor con el valor de la constante de Boltzmann . Al mismo tiempo, se supuso que el valor de la constante de Boltzmann sería fijo, es decir, se consideraría determinado con exactitud . Al respecto, en la resolución XXIV de la CGPM, respecto del kelvin, se formula [8] :

El kelvin seguirá siendo la unidad de temperatura termodinámica; pero su magnitud se establecerá fijando el valor numérico de la constante de Boltzmann en exactamente 1.380 6X⋅10 −23 cuando se expresa en la unidad SI m 2 kg s −2 K −1 , que es equivalente a J K −1 .

Así, se empezó a cumplir la igualdad exacta k  = 1.380 6X⋅10 −23  J/K [9] . La consecuencia de esto fue que el kelvin se volvió igual al cambio de temperatura, lo que conduce a un cambio en la energía kT /2 por un grado de libertad por k /2, es decir, por (1/2) × 1.380 6X⋅ 10-23 j  .

En su Resolución XXIV, la CGPM también señaló que inmediatamente después de la redefinición del kelvin, la temperatura del punto triple del agua quedará igual a 273,16 K, pero al mismo tiempo su valor adquirirá un error y será determinado experimentalmente en el futuro [8] .

La XXV CGPM, celebrada en 2014, decidió continuar trabajando en la preparación de una nueva revisión del SI, incluida una redefinición del kelvin, y planeó completar este trabajo para 2018 con el fin de reemplazar la edición existente del Sistema Internacional de Unidades. (SI) con una versión actualizada de la XXVI CGPM, incluso del mismo año [10] .

Múltiplos y submúltiplos

De acuerdo con la descripción oficial completa del SI contenida en la versión actual del Folleto SI ( fr.  Folleto SI , eng.  El Folleto SI ), publicado por la Oficina Internacional de Pesos y Medidas (BIPM) , los múltiplos y submúltiplos decimales de las unidades kelvin se forman utilizando prefijos SI estándar [11] . El "Reglamento sobre unidades de cantidades permitidas para su uso en la Federación de Rusia", adoptado por el Gobierno de la Federación de Rusia , prevé el uso en la Federación de Rusia de los mismos prefijos, pero traducidos al ruso [12] .

Diagrama de conversión de temperatura

Temperatura de color

Kelvin también se usa para medir la temperatura del color, que caracteriza la distribución de intensidad de la radiación de la fuente de luz en función de la longitud de onda en el rango óptico . La temperatura de color se define como la temperatura de un cuerpo negro a la que emite radiación del mismo tono de color que la radiación en cuestión [13] .

Ejemplos de la temperatura de color de varias fuentes de luz:

• 1500-2000 K - luz de llama de vela ;
• 2800 K - Lámpara incandescente de 100 W (lámpara de vacío);
• 3400 K - el sol está cerca del horizonte;
• 3500 K - lámpara fluorescente de luz blanca ;
• 6500 K es una fuente de luz blanca diurna estándar cercana a la luz solar del mediodía;
• 9500 K - cielo azul sin nubes en el lado norte antes del amanecer;
• 20000 K - cielo azul en latitudes polares.

Unicode

El carácter Unicode kelvin está en el rango de "caracteres similares a letras" y está codificado como U+212A K KELVIN SIGN ( carácter HTML  - K).

Notas

1. ↑ GOST 8.417-2002. Sistema estatal para asegurar la uniformidad de las mediciones. Unidades de cantidades . Consultado el 19 de febrero de 2021. Archivado desde el original el 16 de junio de 2019. (Ruso)
2. ↑ BIPM-  kelvin . www.bipm.org. Consultado el 1 de marzo de 2017. Archivado desde el original el 29 de marzo de 2019.
3. ↑ Thompson, William. En una escala termométrica absoluta  (inglés)  // Revista filosófica  : revista. - 1848. - Octubre.
4. ↑ Resolución 3 : Definición de la escala de temperatura termodinámica  . Resoluciones de la 10ª CGPM . Oficina Internacional de Pesos y Medidas (1954). Fecha de acceso: 6 de febrero de 2008. Archivado desde el original el 10 de enero de 2013.
5. ↑ Unidad de temperatura termodinámica (kelvin  ) . Folleto SI: El Sistema Internacional de Unidades (SI) . BIPM. Consultado el 17 de octubre de 2014. Archivado desde el original el 29 de marzo de 2019.
6. ↑ Refinamiento de la definición de kelvin . Consultado el 25 de septiembre de 2010. Archivado desde el original el 7 de octubre de 2010. (indefinido)
7. ↑ El Sistema Internacional de Unidades (SI  ) / Bureau International des Poids et Mesures. - París, 2006. - Pág. 170. - 180 p. — ISBN 92-822-2213-6 .
8. ↑ 1 2 3 Sobre la posible revisión futura del Sistema Internacional de Unidades, el SI Archivado el 13 de enero de 2012 en la Resolución XXIV de la Conferencia General de Wayback Machine sobre Pesos y Medidas (2011  )
9. ↑ Aquí X reemplaza uno o más dígitos significativos, que se determinaron en la versión final con base en las mejores recomendaciones de CODATA .
10. ↑ Sobre la futura revisión del Sistema Internacional de Unidades, el  SI . Resolución 1 de la 25ª CGPM (2014) . BIPM . Consultado el 9 de octubre de 2015. Archivado desde el original el 14 de mayo de 2017.
11. ↑ Folleto del SI Archivado el 26 de abril de 2006 en Wayback Machine Descripción oficial del SI en el sitio web de la Oficina Internacional de Pesos y Medidas
12. ↑ Regulaciones sobre unidades de cantidades permitidas para uso en la Federación Rusa . Consultado el 19 de febrero de 2021. Archivado desde el original el 17 de abril de 2021. (Ruso)
13. ↑ Doinikov A.S. Temperatura de color // Enciclopedia física  : [en 5 volúmenes] / Cap. edición A. M. Projorov . - M .: Gran Enciclopedia Rusa , 1999. - V. 5: Dispositivos estroboscópicos - Brillo. - S. 422. - 692 pág. — 20.000 copias.  — ISBN 5-85270-101-7 .

Enlaces

• Definición de Kelvin  (inglés)  (enlace inaccesible) . BIPM . Consultado el 19 de febrero de 2021. Archivado desde el original el 16 de julio de 2012.
• Oficina Internacional de Pesos y Medidas. Folleto del Sistema Internacional de Unidades (SI)  . - Comité Internacional de Pesos y Medidas, 2006. - Vol. 8ª edición .
• Convierte diferentes unidades de temperatura (Celsius, Fahrenheit, Rankine, Réaumur, kelvin)

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