Messsensoren Temperatur

Kelvin-Grad

Kelvin-Grad

Der Kelvin ist die Temperatureinheit des Internationalen Systems. Der Kelvin ist eine der sieben Grundeinheiten der Temperatur. Sein Symbol im internationalen Einheitensystem ist K. Die Kelvin-Skala ist eine thermodynamische (absolute) Temperaturskala, bei der der absolute Nullpunkt, die theoretische Abwesenheit von Energie, Null (0 K) ist. Diese Einheit ist nach dem britischen Physiker, Mathematiker und Ingenieur William Thomson (1824 - 1907) benannt, der später Lord Kelvin hieß. Lord Kelvin schrieb über die Notwendigkeit einer "thermodynamischen Temperaturskala".

Um die Temperaturdifferenz oder Intervall, Express- statt kelvins Grad Celsius hilft mit, Situationen zu vermeiden, in denen diese Mengen sind verwirrt Celsius Temperatur. Die Einheit Kelvin ist für die Verwendung in der Temperatur abgeleitete Einheiten wie W / (mK) geeignet oder einen Präfix zu haben, wie in milli mK.

Maßeinheiten der Kelvin-Skala

Im Gegensatz zu Grad Fahrenheit und Grad Celsius ist Kelvin kein "Grad", noch sollte es mit dem Grad-Symbol geschrieben werden. Der korrekte Name der Einheit ist Kelvin (beginnend mit Kleinbuchstaben). Manchmal können Sie sehen, wie Kelvin Grad geschrieben, oder mit dem Symbol ° K in Analogie zum Grad Celsius, aber es ist nicht korrekt. Ihre Einheiten sind Kelvin und sie drücken mit einem einzigen K.

Der Kelvin wurde 1954 als Kelvin-Note in der 10. Generalkonferenz der Maße und Gewichte definiert. Mit einer Entscheidung, die 1967 bei der 13. CGPM getroffen wurde, wird der Name zum aktuellen Kelvin.

Definition von Kelvin

Das Kelvin wird anhand von 2 Faktoren definiert,

  • Zero Kelvin entspricht dem absoluten Nullpunkt, was die minimal erreichbare Temperatur ist und entspricht der Bewegungslosigkeit auf molekularer Ebene. Diese Temperatur entspricht -273,15 Grad Celsius und bei -459,67 Grad Fahrenheit
  • Ein Kelvin ist genau 1 / 273.16 der thermodynamischen Temperatur des Tripelpunktes von Wasser. Ein Unterschied von einem Kelvin entspricht einem Grad Celsius, derzeit wird die Celsius-Skala aus dem Kelvin definiert und der Grad Celsius ist eine Einheit, die aus dem internationalen Einheitensystem abgeleitet wird.
  • Im Jahr 2007 verabschiedete die 23. CGPM eine Resolution, in der sie klarstellte, dass das Wasser, auf das sich die Kelvin-Definition bezieht, eine spezifische isotrope Zusammensetzung haben muss.

    Praktische Anwendungen des Kelvins

    Der Kelvin-Grad wird in vielen Aspekten der Physik verwendet. Wir stellen jedoch zwei Anwendungen vor, in denen das Kelvin eine besondere Bedeutung hat.

    Farbtemperatur

    Kelvin wird oft verwendet, um die Farbtemperatur von Lichtquellen zu messen. Die Farbtemperatur basiert auf dem Prinzip, dass ein Schwarzkörperstrahler Licht emittiert, dessen Farbe von der Temperatur des Strahlers abhängt. Schwarze Körper mit Temperaturen unter etwa 4000 K erscheinen rötlich, während solche oberhalb von etwa 7500 K bläulich erscheinen.

    Die Farbtemperatur ist wichtig, in den Bereichen der Bildbearbeitung und Fotografie in den eine Farbtemperatur von etwa 5600 K erforderlich ist, „Tageslicht“ Filmemulsionen übereinstimmen. In der Astronomie, stellare Stern Klassifikation und in der Hertzsprung-RussellSe teilweise auf Oberflächentemperatur beruhte, als effektive Temperatur bekannt. Die Photosphäre der Sonne beispielsweise hat eine effektive Temperatur von 5778 K.

    Digitalkameras und Foto-Software verwenden häufig die Farbtemperatur in K in den Editier- und Konfigurationsmenüs. Die einfache Anleitung ist, dass je höher die Farbtemperatur ist, desto weißer oder blauer wird das Bild sein. Die Verringerung der Farbtemperatur führt zu einem Bild, das stärker von rötlichen, "wärmeren" Farben dominiert wird.

    Kelvin als Maß für den Lärm

    In der Elektronik wird das Kelvin als ein Indikator dafür verwendet, wie verrauscht eine Schaltung in Bezug auf das endgültige Grundrauschen ist, dh die Rauschtemperatur. Das sogenannte Johnson-Nyquist-Rauschen von diskreten Widerständen und Kondensatoren ist eine Art von thermischem Rauschen, das von der Boltzmann-Konstante abgeleitet wird und zur Bestimmung der Rauschtemperatur einer Schaltung verwendet werden kann, die Friis-Formeln für Rauschen verwendet.

    Geschichte der Kelvin-Skala

    Die Kelvin-Skala und ihre Einheit hatten im Laufe der Geschichte unterschiedliche Entwicklungsmeilensteine:

    1848

    William Thomson, erster Baron von Kelvin schrieb in seinem Tagebuch auf der absoluten thermometrischen Skala die Notwendigkeit einer Skala, wo "die unendliche Kälte" (absoluter Nullpunkt) der Nullpunkt der Leiter war, und dass er den Grad Celsius verwendete für seine Zunahme der Einheit. Diese absolute Skala wird heute als thermodynamische Kelvin- Temperaturskala bezeichnet. Es ist bemerkenswert, dass der Thomson-Wert von -273,15 tatsächlich 0,00366 erreichte, was der akzeptierte Expansionskoeffizient des Gases pro Grad Celsius relativ zum Gefrierpunkt war. Die Umkehrung von -0,00366, ausgedrückt mit fünf signifikanten Stellen, beträgt -273,22ºC, was außerordentlich am Rand des wahren Wertes von -273,15ºC liegt.

     

    1954: Resolution 3 der 10. CGPM gab der Kelvin-Skala ihre moderne Definition, indem sie den Tripelpunkt des Wassers als seinen zweiten Punkt bezeichnete, der seine Temperatur genau 273,16 Grad Kelvin definiert und zuweist.

    1967/1968: Die Auflösung 3 13. CGPM erhöhten thermodynamischen Temperatur als Kelvin umbenannt, das Symbol K, ablöst absolute Gradzeichen ° K. Es ist auch nützlich, um mehr explizit die Größe der Steigerung zu definieren, der 13. CGPM Ferner heißt es, dass eine Auflösung von 4 Kelvin, Einheit thermodynamische Temperatur, auf den Bruchteil 1 / 273.16 der thermodynamischen Temperatur des Tripelpunktes des Wassers gleich ist.

    2005: Das Internationale Komitee für Maße und Gewichte (CIPM), ein CGPM - Komitee, erklärte, dass die Definition der thermodynamischen Temperaturskala Kelvin sich auf Wasser mit a beziehen würde, um die Temperatur des Tripelpunktes von Wasser zu bestimmen Isotopenzusammensetzung nach dem Wiener Standard Mean Ocean Water (VSMOW).

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    Geändert am: 28. August 2017

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