Шкала Кельвина – это международно принятая система измерения температуры, названная в честь шотландского физика Уильяма Томсона, известного как лорд Кельвин. Она основана на абсолютном нуле – условии, при котором молекулы перестают двигаться. Отсчет в шкале Кельвина начинается с абсолютного нуля и увеличивается с ростом теплового движения частиц вещества.
Один градус Кельвина равен одной сотой температуры трипл-точки, то есть точки, в которой все три агрегатных состояния вещества – твердое, жидкое и газообразное – могут сосуществовать в равновесии. Эта точка равна примерно -273,16 градуса по Цельсию и 0 градусов Кельвина.
Преимущество использования шкалы Кельвина заключается в ее абсолютности. В отличие от шкал Цельсия и Фаренгейта, где ноль градусов – это произвольная точка, а не физическая, шкала Кельвина имеет строго определенную нижнюю границу – абсолютный ноль.
Что такое шкала Кельвина?
На шкале Кельвина, так же как и на шкале Цельсия, показатели температуры разделены на градусы, однако ноль на шкале Кельвина означает полное отсутствие теплового движения молекул, что невозможно достичь в реальных условиях. Поэтому шкала Кельвина используется в основном в научных исследованиях и в области физики.
Шкала Кельвина также является абсолютной шкалой, что означает, что значения на этой шкале измеряются без отношения к какому-либо другому веществу или материалу. Это позволяет проводить точные и сравнимые измерения температуры в различных условиях и ситуациях.
Учитывая, что шкала Кельвина основывается на абсолютной нуле, она также используется для выражения различных значений энергии и теплового излучения.
| Температура (в градусах Кельвина) | Описание |
|---|---|
| 0 K | Абсолютный ноль, полное отсутствие теплового движения молекул |
| 273,15 K | Температура плавления льда при нормальном давлении |
| 373,15 K | Температура кипения воды при нормальном давлении |
Таким образом, шкала Кельвина является фундаментальной шкалой температуры, которая позволяет измерять и сравнивать значения температуры в научных исследованиях и других областях, где необходима абсолютная точность.
Как определить температуру по шкале Кельвина?
Для определения температуры по шкале Кельвина необходимо учитывать, что на этой шкале абсолютный ноль соответствует минимально возможной температуре, равной -273,15 градусов Цельсия. Чтобы перевести температуру из шкалы Цельсия в шкалу Кельвина, нужно значение температуры в градусах Цельсия прибавить к 273,15.
Например, если вам известна температура в градусах Цельсия и вы хотите узнать ее значение в шкале Кельвина, достаточно прибавить 273,15 к этому значению. Так, если температура равна 25 градусов Цельсия, то по шкале Кельвина она будет равна 298,15 К (25 + 273,15).
Используя шкалу Кельвина, можно определить абсолютную ноль-температуру, не достижимую ни при каких условиях в природе. Кельвин широко используется в научных и технических расчетах, а также в физике и химии.
Особенности использования шкалы Кельвина
1. Абсолютный ноль: Ноль на шкале Кельвина соответствует абсолютному нулю, что является наименьшей возможной температурой во Вселенной. Это позволяет проводить точные и сравнительные измерения температуры.
2. Масштаб: Шкала Кельвина имеет линейную зависимость и представляет температуру в единицах, называемых кельвинами (K). Измерения на шкале Кельвина легко переводятся в другие шкалы, такие как Цельсий или Фаренгейт.
3. Научные расчеты: Шкала Кельвина широко используется в физике, химии и других научных дисциплинах для проведения точных вычислений и измерений. Это связано с тем, что она основывается на абсолютных физических законах и не зависит от физических свойств вещества.
4. Технические приложения: Шкала Кельвина применяется в различных технических областях, таких как инженерия, астрономия и метрология. Она позволяет проводить точные измерения и расчеты, особенно при работе с высокими или низкими температурами.
| Пример | Цельсий (°C) | Шкала Кельвина (K) |
|---|---|---|
| Кипение воды | 100 | 373.15 |
| Тело человека | 37 | 310.15 |
| Комнатная температура | 20 | 293.15 |
| Замерзание воды | 0 | 273.15 |
Таким образом, шкала Кельвина является универсальной и точной шкалой измерения температуры, которая широко применяется в научных и технических сферах.
Преимущества и недостатки шкалы Кельвина
Преимущества:
- Шкала Кельвина является абсолютной и не имеет отрицательных значений.
- Она основана на научных исследованиях и фундаментальных законах термодинамики.
- Шкала Кельвина широко используется в физике и науке, особенно в областях, связанных с температурными измерениями.
- В отличие от других шкал, она позволяет более точно измерять очень высокие или очень низкие температуры.
- Шкала Кельвина проста и удобна в использовании, потому что ее единицы легко конвертируются в другие системы измерения.
Недостатки:
- Из-за своей абсолютности, шкала Кельвина может быть непонятной и необычной для некоторых людей, особенно тех, кто привык к шкале Цельсия или Фаренгейта.
- Простые единицы измерения на шкале Кельвина, такие как градусы, могут быть неудобными для повседневного использования и требуют специальных инструментов для измерения.
- Шкала Кельвина не учитывает субъективное восприятие человека температуры, так как ее основа - физические свойства вещества.
- Перевод температур на шкалу Кельвина может быть неинтуитивным и сложным для людей, не знакомых с этой системой измерения.
- В некоторых областях жизни, таких как метеорология или кулинария, использование шкалы Кельвина не практично и не удобно.
