Википедија

Kelvin

СИ мерна јединица за температуру

Za druge upotrebe pogledajte stranicu Kelvin (višeznačna odrednica).

Kelvin je termodinamička temperatura koja je jednaka 1/273,15 delu termodinamičke temperature trojne tačke vode. Kelvin je osnovna jedinica u SI za temperaturu, koja se skraćeno označava sa K.[1] Raspon od jednog kelvina je jednak jednom stepenu celzijusa (°C).

Kelvin
Informacije o jedinici
SistemSI osnovna jedinica
JedinicaTemperatura
SimbolK 
Imenovan poVilijam Tomson, 1. baron Kelvin

Kelvin je sada definisan fiksiranjem numeričke vrednosti Bolcmanove konstante k na 1,380649×10−23 J⋅K−1. Dakle, jedan kelvin je jednak promeni termodinamičke temperature T koja rezultira promenom toplotne energije kT za 1,380649×10−23 J.[2]

Tabela promene jedinica za temperaturu
Pretvaranje u Formula
Kelvini stepene Celzijusa °C = K - 273,15
Celzijus Kelvine K = °C + 273,15
Kelvin stepene Farenhajta °F = K × 1,8 − 459,67
Farenhajt Kelvine K = (°F + 459,67) / 1,8
Kelvini elektronvolte K / 11.604,5 = eV
Elektronvolt Kelvine eV × 11.604,5 = K

Najniža moguća temperatura u svemiru je 0 kelvina i naziva se apsolutna nula. Tačka mržnjenja vode iznosi 273,15 Kelvina (napomena: na pojedinim mestima je to 273,14 Kelvina)

Jedinica je dobila naziv po lordu Viljemu Kelvinu.

Tačka Kelvin Celzijus Farenhajt
Apsolutna nula
 0 K –273,15 °C −459,67 °F
Mržnjenje vode 273,15 K 0 °C 32 °F
Ključanje vode 373,1339 K 99,9839 °C 211,9710 °F

Istorija uredi

 
Baron Kelvin, po kome je nazvana jedinica.

Godine 1848, Vilijam Tomson, koji je kasnije postao plemić poznat kao Lord Kelvin, pisao je u svom radu O apsolutnoj termometričkoj skali o potrebi za skalom u kojoj je „beskonačna hladnoća“ (apsolutna nula) bila nulta tačka skale, i koja je koristila stepen Celzijusa za svoj jedinični prirast. Kelvin je izračunao da je apsolutna nula ekvivalentna sa -273 °C koristeći vazdušne termometre iz tog vremena.[3] Ova apsolutna skala je trenutno poznata kao Kelvinova termodinamička temperaturna skala. Kelvinova vrednost od „−273“ bila je negativna recipročna vrednost od 0,00366 — prihvaćenog koeficijenta ekspanzije gasa po stepenu Celzijusa u odnosu na tačku leda, dajući izuzetnu doslednost trenutno prihvaćenoj vrednosti.

Godine 1954. Rezolucija 3 desete Generalne konferencije za tegove i mere (CGPM) dala je Kelvinovoj skali modernu definiciju označavajući trostruku tačku vode kao drugu tačku definisanja i dodelila joj temperaturu na tačno 273,16 kelvina.[4]

Godine 1967/1968, Rezolucija 3 trinaeste CGPM preimenovala je jedinični prirast termodinamičke temperature u „kelvin”, simbol K, zamenjujući „stepen Kelvina”, simbolom °K.[5] Štaviše, smatrajući korisnim da eksplicitnije definiše veličinu jediničnog priraštaja, 13. CGPM je takođe u Rezoluciji 4 navodi da je „kelvin, jedinica termodinamičke temperature, jednak razlomku 1/273.16 termodinamičke temperature trostruke tačke vode."[6]

Godine 2005, Međunarodni komitet za merenje i mere (CIPM), komitet CIPM-a, potvrdio je da se za potrebe razgraničavanja temperature trostruke tačke vode definicija Kelvinove termodinamičke temperaturne skale odnosi na vodu koja ima izotopski sastav specificiran kao Bečka standardna srednja voda okeana.[7]

Dana 16. novembra 2018. usvojena je nova definicija, u smislu fiksne vrednosti Bolcmanove konstante. Ovom promenom trostruka tačka vode postala je empirijski utvrđena vrednost od približno 273,16 kelvina. Za potrebe pravne metrologije, nova definicija je zvanično stupila na snagu 20. maja 2019. godine, na 144. godišnjicu Konvencije o metru.[8]

Konvencije o upotrebi uredi

Prema Međunarodnom birou za tegove i mere, kada se speluje ili izgovara, za jedinicu se u množini koriste ista gramatička pravila kao i za druge SI jedinice kao što su volt ili om (npr. „...trostruka tačka vode je tačno 273,16 kelvina”[9]). Kada se upućuje na „Kelvinovu skalu“, reč „kelvin“ — koja je obično imenica — funkcioniše kao pridev da modifikuje imenicu „skala“ i piše se velikim slovima. Kao i kod većine drugih simbola SI jedinica (izuzetak su simboli uglova, npr. 45° 3′ 4″) postoji razmak između numeričke vrednosti i simbola kelvin (npr. „99,987 K“).[10][11] (Vodič za stilove za CERN, međutim, posebno navodi da se uvek koristi „kelvin“, čak i kada je reč u množini.)[12]

Pre 13. CGPM 1967–1968, jedinica kelvin se nazivala „stepen“, isto kao i na drugim temperaturnim skalama u to vreme. Od ostalih skala razlikovala se bilo sufiksom prideva „Kelvin“ („stepen Kelvina“) ili „apsolutnim“ („apsolutni stepen“) i njen simbol je bio °K. Poslednji izraz (apsolutni stepen), koji je bio službeni naziv jedinice od 1948. do 1954. godine, bio je dvosmislen jer bi se takođe mogao tumačiti kao da se odnosi na Renkinovu skalu. Pre 13. CGPM, oblik množine je bio „apsolutni stepeni“. Trinaesti CGPM je promenio naziv jedinice u jednostavno „kelvin” (simbol: K).[13] Izostavljanje „stepena“ ukazuje na to da on nije relativan u odnosu na proizvoljnu referentnu tačku kao što je Celzijusova i Farenhajtova skala (iako je Rankinova skala nastavila da koristi „stepen Rankina“), već je apsolutna jedinica mere kojom se može manipulisati algebarski (npr. pomnoženo sa dva da bi se ukazalo na duplo veću količinu „srednje energije” dostupne među elementarnim stepenima slobode sistema).

Redefinisanje 2019. uredi

Godine 2005. CIPM je započeo program za redefinisanje kelvina (zajedno sa drugim SI jedinicama) koristeći eksperimentalno rigorozniji metod. Konkretno, komitet je predložio redefinisanje kelvina tako da Bolcmanova konstanta ima tačnu vrednost 1,3806505×10−23 J/K.[14] Komitet se nadao da će program biti završen na vreme da ga usvoji CGPM na svom sastanku 2011. godine, ali je na sastanku 2011. odluka odložena za sastanak 2014. godine kada se razmatrao kao deo šireg programa.[15]

Redefinisanje je dalje odloženo 2014. godine, u očekivanju preciznijih merenja Bolcmanove konstante u smislu trenutne definicije,[16] ali je konačno usvojeno na 26. CGPM krajem 2018. godine, sa vrednošću od k = 1,380649×10−23 J⋅K−1.[17][14]

Za naučne svrhe, glavna prednost je što ovo omogućava da se merenja na veoma niskim i veoma visokim temperaturama izvrše preciznije, pošto tehnike koje se koriste zavise od Bolcmanove konstante. Takođe ima filozofsku prednost, u smislu da je nezavisan od bilo koje određene supstance. Jedinica J/K je jednaka kg⋅m2⋅s−2⋅K−1, pri čemu su kilogram, metar i sekunda definisani u smislu Plankove konstante, brzine svetlosti i trajanja osnovnog stanja hiperfine tranzicije cezijum-133, respektivno.[18] Dakle, ova definicija zavisi samo od univerzalnih konstanti, a ne od bilo kakvih fizičkih artefakata kao što je ranije praktikovano, kao što je Međunarodni prototip kilograma, čija se masa tokom vremena razlikovala od prvobitne vrednosti. Izazov je bio da se izbegne degradacija tačnosti merenja blizu trojne tačke. U praktične svrhe, redefinisanje je bilo neprimetno; voda se i dalje smrzava na 273,15 K (0 °C),[19] i trostruka tačka vode i dalje je uobičajena laboratorijska referentna temperatura.

Razlika je u tome što je, pre redefinisanja, trostruka tačka vode bila tačna i Bolcmanova konstanta je imala izmerenu vrednost od 1,38064903(51)×10−23 J/K, sa relativnom standardnom nesigurnošću od 3,7×10−7.[20] Nakon toga, Bolcmanova konstanta je tačna i nesigurnost se prenosi na trostruku tačku vode, koja je sada 273,1600(1) K.

Reference uredi

  1. ^ „Temperatura”. Opšte obrazovanje. Pristupljeno 18. 1. 2019. 
  2. ^ „Mise en pratique” (PDF). BIPM. 
  3. ^ Lord Kelvin, William (oktobar 1848). „On an Absolute Thermometric Scale”. Philosophical Magazine. Arhivirano iz originala 1. 2. 2008. g. Pristupljeno 2008-02-06. 
  4. ^ „Resolution 3: Definition of the thermodynamic temperature scale”. Resolutions of the 10th CGPM. Bureau International des Poids et Mesures. 1954. Arhivirano iz originala 23. 6. 2007. g. Pristupljeno 2008-02-06. 
  5. ^ „Resolution 3: SI unit of thermodynamic temperature (kelvin)”. Resolutions of the 13th CGPM. Bureau International des Poids et Mesures. 1967. Arhivirano iz originala 21. 4. 2007. g. Pristupljeno 2008-02-06. 
  6. ^ „Resolution 4: Definition of the SI unit of thermodynamic temperature (kelvin)”. Resolutions of the 13th CGPM. Bureau International des Poids et Mesures. 1967. Arhivirano iz originala 15. 6. 2007. g. Pristupljeno 2008-02-06. 
  7. ^ „Unit of thermodynamic temperature (kelvin)”. SI Brochure, 8th edition. Bureau International des Poids et Mesures. 1967. str. Section 2.1.1.5. Arhivirano iz originala 26. 9. 2007. g. Pristupljeno 2008-02-06. 
  8. ^ 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) (PDF), Arhivirano iz originala 29. 04. 2018. g., Pristupljeno 01. 11. 2021 
  9. ^ „Rules and style conventions for expressing values of quantities”. SI Brochure, 8th edition. Bureau International des Poids et Mesures. 1967. str. Section 2.1.1.5. Arhivirano iz originala 16. 7. 2012. g. Pristupljeno 2012-08-27. 
  10. ^ „SI Unit rules and style conventions”. National Institute of Standards and Technology. septembar 2004. Arhivirano iz originala 5. 2. 2008. g. Pristupljeno 2008-02-06. 
  11. ^ „Rules and style conventions for expressing values of quantities”. SI Brochure, 8th edition. Bureau International des Poids et Mesures. 1967. str. Section 5.3.3. Arhivirano iz originala 23. 9. 2015. g. Pristupljeno 2015-12-13. 
  12. ^ „kelvin | CERN writing guidelines”. writing-guidelines.web.cern.ch. Arhivirano iz originala 17. 4. 2020. g. Pristupljeno 2019-09-19. 
  13. ^ Barry N. Taylor (2008). „Guide for the Use of the International System of Units (SI)” (.PDF). Special Publication 811. National Institute of Standards and Technology. Arhivirano (PDF) iz originala 3. 6. 2016. g. Pristupljeno 2011-03-05. 
  14. ^ a b Ian Mills (29. 9. 2010). „Draft Chapter 2 for SI Brochure, following redefinitions of the base units” (PDF). CCU. Arhivirano (PDF) iz originala 10. 1. 2011. g. Pristupljeno 2011-01-01. 
  15. ^ „General Conference on Weights and Measures approves possible changes to the International System of Units, including redefinition of the kilogram.” (PDF) (Saopštenje). Sèvres, France: General Conference on Weights and Measures. 23. 10. 2011. Arhivirano (PDF) iz originala 9. 2. 2012. g. Pristupljeno 25. 10. 2011. 
  16. ^ Wood, B. (3—4. 11. 2014). „Report on the Meeting of the CODATA Task Group on Fundamental Constants” (PDF). BIPM. str. 7. Arhivirano (PDF) iz originala 13. 10. 2015. g. „[BIPM director Martin] Milton responded to a question about what would happen if ... the CIPM or the CGPM voted not to move forward with the redefinition of the SI. He responded that he felt that by that time the decision to move forward should be seen as a foregone conclusion.” 
  17. ^ „2018 CODATA Value: Boltzmann constant”. The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. NIST. 20 5. 2019. Pristupljeno 2019-05-20. 
  18. ^ „BIPM - SI Brochure”. bipm.org. Pristupljeno 2019-08-01. 
  19. ^ „Updating the definition of the kelvin” (PDF). International Bureau for Weights and Measures (BIPM). Arhivirano (PDF) iz originala 23. 11. 2008. g. Pristupljeno 2010-02-23. 
  20. ^ Newell, D B; Cabiati, F; Fischer, J; Fujii, K; Karshenboim, S G; Margolis, H S; de Mirandés, E; Mohr, P J; Nez, F; Pachucki, K; Quinn, T J; Taylor, B N; Wang, M; Wood, B M; Zhang, Z; et al. (Committee on Data for Science and Technology (CODATA) Task Group on Fundamental Constants) (29. 1. 2018). „The CODATA 2017 values of h, e, k, and NA for the revision of the SI”. Metrologia. 55 (1): L13—L16. Bibcode:2018Metro..55L..13N. doi:10.1088/1681-7575/aa950a  . 

Literatura uredi

Spoljašnje veze uredi

 
Kelvin na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Келвин&oldid=27548155”