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Thermodynamik.
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Kelvin. Skala und Temperatureinheit des Internationalen Systems

Kelvin. Skala und Temperatureinheit des Internationalen Systems

Kelvin ist die Temperatureinheit des Internationalen Systems. Es ist eine der sieben Grundtemperatureinheiten. Sein Symbol im internationalen Einheitensystem ist K.

Diese Einheit wurde auf der Grundlage des Grads Celsius (früher Grad Celsius) erstellt. 

Dies ist die richtige Temperatureinheit, um sie in abgeleiteten Einheiten wie W / (m · K) zu verwenden oder um ein Präfix wie Milli in mK zu haben.

Diese Einheit ist nach dem britischen Physiker, Mathematiker und Ingenieur William Thomson Kelvin benannt. Später wurde er zum Lord Kelvin ernannt.

Definition von Kelvin

Der Kelvin (alter Grad Kelvin) wird basierend auf 2 Faktoren definiert:

Null entspricht dem absoluten Nullpunkt, der die niedrigste Temperatur ist, die erreicht werden kann. Bei 0K gibt es keine Bewegung auf molekularer Ebene. 

A K ist genau 1 / 273.16 der thermodynamischen Temperatur des Tripelpunktes von Wasser. Ein Unterschied von einem Kelvin entspricht dem von einem Grad Celsius.

Die Tripelpunkttemperatur von Wasser ist die Temperatur, bei der sich Wasser gleichzeitig in einem festen, flüssigen und gasförmigen Zustand befinden kann.

Kelvin-Skala

Die Kelvin- Temperaturskala ist eine absolute Temperaturskala mit Null bei absolutem Nullpunkt.

Diese Skala ist eine thermodynamische (absolute) Temperaturskala, bei der der absolute Nullpunkt Null (0 K) ist. Die theoretische Abwesenheit von Energie.

Als absolute Skala hat es keine Grade. Dies ist ein Unterschied zu den Skalen Celsius und Fahrenheit, die Grad Celsius bzw. Grad Fahrenheit haben.

Absolute Skala

Sein Messsystem bezieht sich auf den absoluten Nullpunkt. Der absolute Nullpunkt entspricht der niedrigsten Temperatur, die theoretisch in jedem makroskopischen System erhalten werden kann. Aus diesem Grund ist es eine absolute Skala.

Aus dem gleichen Grund wird das Gradsymbol (°) nicht vor dem K-Symbol platziert.

Manchmal kann es aus zwei Gründen als Abschluss oder mit dem Symbol ° K geschrieben gesehen werden:

  1. In Analogie zum Grad Celsius

  2. Warum wurde es früher Kelvin-Abschluss genannt?

Praktische Verwendung von Kelvin

Der Kelvin-Abschluss wird in vielen Aspekten der Physik verwendet. Im Folgenden stellen wir zwei Anwendungen vor, bei denen dieses Gerät von besonderer Bedeutung ist.

  • Farbtemperatur

  • Geräuschmessung

Farbtemperatur

Kelvin wird häufig zur Messung der Farbskalentemperatur von Lichtquellen verwendet.

Die Farbtemperatur basiert auf dem Prinzip, dass ein Schwarzkörperstrahler Licht emittiert. Die Farbe dieses Lichts hängt von der Temperatur des Heizkörpers ab.

Schwarze Körper mit Temperaturen unter etwa 4000 K erscheinen rötlich, während solche über 7500 K bläulich erscheinen.

Kelvin als Maß für Lärm

In der Elektronik wird der Kelvin als Indikator dafür verwendet, wie verrauscht eine Schaltung relativ zum endgültigen Grundrauschen ist, d. H. Zur Temperatur des Rauschens.

Das sogenannte Johnson-Nyquist-Rauschen von diskreten Widerständen und Kondensatoren kann verwendet werden, um die Rauschtemperatur einer Schaltung unter Verwendung der Friis-Formeln für Rauschen zu bestimmen.

Zusammenfassung

Kelvin ist die Einheit des internationalen Messsystems zum Ausdrücken der Temperatur.

Die Kelvin-Temperaturskala ist eine absolute Skala. Es hat einen Nullpunkt am absoluten Nullpunkt. Der Wert dieser Skala ist direkt proportional zum erwarteten Wert der Energie der thermischen Bewegung eines Stoffes.

Der Gradbereich ist der gleiche wie der der Celsius-Skala, dh wenn Temperaturunterschiede ausgedrückt werden 1 K = 1 ° C.

Referenzen

Autor:

Erscheinungsdatum: 28. August 2017
Geändert am: 6. Juni 2020