Кельвин официально именовался градусом Кельвина .

История

1848

1967/1968

В соответствии с третьей резолюцией XIII Генеральной конференции по мерам и весам единица измерения термодинамической шкалы была переименована в «кельвин», а обозначением стал «К» (ранее единица называлась «градус Кельвина», её обозначением был «°K»). Кроме того величина единицы была определена более явно - как равная 1/273,16 .

2005

В обязательном Техническом приложении к тексту Международной температурной шкалы МТШ‑90 Консультативный комитет по термометрии установил требования к изотопному составу воды при реализации температуры тройной точки воды . Международный комитет мер и весов подтвердил, что определение кельвина относится к воде, чей изотопный состав определён следующими соотношениями:

Предполагаемое переопределение

Недостатком современного определения кельвина является то, что при практической реализации величина кельвина оказывается зависящей от чистоты и изотопного состава используемой воды. Исходя из стремления устранить этот недостаток, XXIV ГКМВ, состоявшаяся 17-21 октября 2011 года , приняла резолюцию , в которой, в частности, предложено в будущей ревизии Международной системы единиц переопределить кельвин, связав его величину со значением постоянной Больцмана . При этом предполагается, что значение постоянной Больцмана будет зафиксировано, то есть будет считаться определённым точно . В связи с этим в резолюции XXIV ГКМВ по поводу кельвина сформулировано :

Кельвин останется единицей термодинамической температуры; но его величина будет устанавливаться фиксацией численного значения постоянной Больцмана равным в точности 1,380 6X·10 −23 , когда она выражена единицей СИ м 2 ·кг·с −2 ·К −1 , что эквивалентно Дж·К −1 .

Таким образом, будет выполняться точное равенство k =1,380 6X·10 −23 Дж/К . Следствием этого явится то, что кельвин станет равным изменению температуры, которое приводит к изменению энергии, приходящейся на одну степень свободы kT , то есть к 1,380 6X·10 −23 Дж.

В своей резолюции XXIV ГКМВ отметила также, что непосредственно после предполагаемого переопределения кельвина температура тройной точки воды останется равной 273,16 К, но при этом её значение приобретёт погрешность и в дальнейшем будет определяться экспериментально .

XXV ГКМВ, состоявшаяся в 2014 году, приняла решение продолжить работу по подготовке новой ревизии СИ, включающей переопределение кельвина, и наметила закончить эту работу к 2018 году с тем, чтобы заменить существующую редакцию Международной системы единиц (СИ) обновлённым вариантом на XXVI ГКМВ в том же году .

Кратные и дольные единицы

В соответствии с полным официальным описанием СИ, содержащемся в действующей редакции Брошюры СИ (фр. Brochure SI , англ. The SI Brochure ), опубликованной Международным бюро мер и весов (МБМВ) , десятичные кратные и дольные единицы кельвина образуются с помощью стандартных приставок СИ . «Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации», принятое Правительством Российской Федерации , предусматривает использование в РФ тех же приставок, но переведённых на русский язык .

Кратные				Дольные
величина	название	обозначение		величина	название	обозначение
10 1 К	декакельвин	даК	daK	10 −1 К	децикельвин	дК	dK
10 2 К	гектокельвин	гК	hK	10 −2 К	сантикельвин	сК	cK
10 3 К	килокельвин	кК	kK	10 −3 К	милликельвин	мК	mK
10 6 К	мегакельвин	МК	MK	10 −6 К	микрокельвин	мкК	µK
10 9 К	гигакельвин	ГК	GK	10 −9 К	нанокельвин	нК	nK
10 12 К	теракельвин	ТК	TK	10 −12 К	пикокельвин	пК	pK
10 15 К	петакельвин	ПК	PK	10 −15 К	фемтокельвин	фК	fK
10 18 К	эксакельвин	ЭК	EK	10 −18 К	аттокельвин	аК	aK
10 21 К	зеттакельвин	ЗК	ZK	10 −21 К	зептокельвин	зК	zK
10 24 К	иоттакельвин	ИК	YK	10 −24 К	иоктокельвин	иК	yK
применять не рекомендуется

Диаграмма перевода температур

Period = from:-50 till:110 TimeAxis = orientation:horizontal ScaleMajor = unit:year increment:10 start:-50 ScaleMinor = unit:year increment:1 start:-50

At:start color:green layer:front at:end color:green layer:front at:-40 color:lightline layer:back at:-20 color:lightline layer:back at:0 color:lightline layer:back at:20 color:lightline layer:back at:40 color:red layer:back at:60 color:lightline layer:back at:80 color:lightline layer:back at:100 color:lightline layer:back

Fontsize:10 textcolor:blue pos:(0,13) text:Цельсий °C

Id:black value:black id:white value:white id:lightline value:rgb(0.8,0.8,0.8)

Period = from:223 till:383 TimeAxis = orientation:horizontal ScaleMajor = unit:year increment:10 start:230 ScaleMinor = unit:year increment:1 start:223 PlotData=

At:start color:green layer:front at:end color:green layer:front at:233.15 color:lightline layer:back at:253.15 color:lightline layer:back at:273.15 color:lightline layer:back at:293.15 color:lightline layer:back at:313.15 color:lightline layer:back at:333.15 color:lightline layer:back at:353.15 color:lightline layer:back at:373.15 color:lightline layer:back

Fontsize:10 textcolor:blue pos:(0,15) text:Кельвин K

ImageSize = width:820 height:50 PlotArea = left:80 right:15 bottom:20 top:5 AlignBars = justify Colors =

Id:black value:black id:white value:white id:lightline value:rgb(0.8,0.8,0.8)

Period = from:-58 till:230 TimeAxis = orientation:horizontal ScaleMajor = unit:year increment:10 start:-50 ScaleMinor = unit:year increment:1 start:-58 PlotData=

At:start color:green layer:front at:end color:green layer:front at:-40 color:lightline layer:back at:-4 color:lightline layer:back at:32 color:lightline layer:back at:68 color:lightline layer:back at:104 color:lightline layer:back at:140 color:lightline layer:back at:176 color:lightline layer:back at:212 color:lightline layer:back

Fontsize:10 textcolor:blue pos:(0,13) text:Фаренгейт °F

ImageSize = width:820 height:50 PlotArea = left:80 right:15 bottom:20 top:5 AlignBars = justify Colors =

Id:black value:black id:white value:white id:lightline value:rgb(0.8,0.8,0.8)

Period = from:402 till:690 TimeAxis = orientation:horizontal ScaleMajor = unit:year increment:10 start:410 ScaleMinor = unit:year increment:1 start:402 PlotData=

At:start color:green layer:front at:end color:green layer:front at:419.7 color:lightline layer:back at:455.7 color:lightline layer:back at:491.7 color:lightline layer:back at:527.7 color:lightline layer:back at:563.7 color:lightline layer:back at:599.7 color:lightline layer:back at:635.7 color:lightline layer:back at:671.7 color:lightline layer:back

Fontsize:10 textcolor:blue pos:(0,13) text:Ранкин °Ra

ImageSize = width:820 height:50 PlotArea = left:80 right:15 bottom:20 top:5 AlignBars = justify Colors =

Id:black value:black id:white value:white id:lightline value:rgb(0.8,0.8,0.8)

Period = from:-18.75 till:65.25 TimeAxis = orientation:horizontal ScaleMajor = unit:year increment:5 start:-15 ScaleMinor = unit:year increment:1 start:-18

At:start color:green layer:front at:end color:green layer:front at:-13.5 color:lightline layer:back at:-3 color:lightline layer:back at:7.5 color:lightline layer:back at:18 color:lightline layer:back at:28.5 color:lightline layer:back at:39 color:lightline layer:back at:49.5 color:lightline layer:back at:60 color:lightline layer:back

Fontsize:10 textcolor:blue pos:(0,13) text:Рёмер °Rø

ImageSize = width:820 height:50 PlotArea = left:80 right:15 bottom:20 top:5 AlignBars = justify Colors =

Id:black value:black id:white value:white id:lightline value:rgb(0.8,0.8,0.8)

Period = from:-16.5 till:36.3 TimeAxis = orientation:horizontal ScaleMajor = unit:year increment:5 start:-15 ScaleMinor = unit:year increment:1 start:-15

At:start color:green layer:front at:end color:green layer:front at:-13.2 color:lightline layer:back at:-6.6 color:lightline layer:back at:0 color:lightline layer:back at:6.6 color:lightline layer:back at:13.2 color:lightline layer:back at:19.8 color:lightline layer:back at:26.4 color:lightline layer:back at:33 color:lightline layer:back

Fontsize:10 textcolor:blue pos:(0,13) text:Ньютон °N

ImageSize = width:820 height:50 PlotArea = left:80 right:15 bottom:20 top:5 AlignBars = justify Colors =

Id:black value:black id:white value:white id:lightline value:rgb(0.8,0.8,0.8)

Period = from:-15 till:225 DateFormat = yyyy TimeAxis = orientation:horizontal order:reverse format:yyyy ScaleMajor = unit:year increment:15 start:-15 ScaleMinor = unit:year increment:1 start:-15

At:start color:green layer:front at:end color:green layer:front at:0 color:lightline layer:back at:30 color:lightline layer:back at:60 color:lightline layer:back at:90 color:lightline layer:back at:120 color:lightline layer:back at:150 color:lightline layer:back at:180 color:lightline layer:back at:210 color:lightline layer:back

Fontsize:10 textcolor:blue pos:(0,13) text:Делиль °D

ImageSize = width:820 height:100 PlotArea = left:80 right:15 bottom:70 top:5 AlignBars = justify Colors =

Id:black value:black id:white value:white id:lightline value:rgb(0.8,0.8,0.8)

Period = from:-40 till:88 TimeAxis = orientation:horizontal ScaleMajor = unit:year increment:10 start:-30 ScaleMinor = unit:year increment:1 start:-40 PlotData=

At:start color:green layer:front at:end color:green layer:front at:-32 color:lightline layer:back at:-16 color:lightline layer:back at:0 color:lightline layer:back at:16 color:lightline layer:back at:32 color:red layer:back at:48 color:lightline layer:back at:64 color:lightline layer:back at:80 color:lightline layer:back

Fontsize:10 textcolor:blue pos:(0,60) text:Реомюр °Ré fontsize:12 textcolor:red pos:(110,20) text:40 °C = 313,15 K = 104 °F = 563,67 °Ra = 28,5 °Rø = 13,2 °N = 90 °D = 32 °Ré

Цветовая температура

Кельвин также применяется для измерения цветовой температуры, характеризующей ход интенсивности излучения источника света как функции длины волны в оптическом диапазоне. Цветовая температура определяется как температура абсолютно чёрного тела , при которой оно испускает излучение того же цветового тона , что и рассматриваемое излучение .

Примеры цветовой температуры различных источников света:

• 1500-2000 К - свет пламени свечи ;
• 2800 К - лампа накаливания 100 Вт (вакуумная лампа);
• 3400 К - солнце у горизонта;
• 3500 К - люминесцентная лампа белого света;
• 6500 К - стандартный источник дневного белого света, близкий к полуденному солнечному свету;
• 9500 К - синее безоблачное небо на северной стороне перед восходом Солнца;
• 20000 К - синее небо в полярных широтах.

Юникод

Напишите отзыв о статье "Кельвин"

Примечания

2. Thomson, William (October 1848). «». Philosophical Magazine . Проверено 2013-01-01.
3. . Resolutions of the 10th CGPM . Bureau International des Poids et Mesures (1954). Проверено 6 февраля 2008. .
4. (англ.) . SI Brochure: The International System of Units (SI) . BIPM. Проверено 17 октября 2014.
6. / Bureau International des Poids et Mesures. - Paris, 2006. - P. 170. - 180 p. - ISBN 92-822-2213-6 . (англ.)
7. (англ.) Резолюция XXIV Генеральной конференции по мерам и весам (2011)
8. Здесь Х заменяет одну или более значащих цифр, которые будут определены в окончательном релизе на основании наиболее точных рекомендаций CODATA
9. (англ.) . Resolution 1 of the 25th CGPM (2014) . BIPM . Проверено 9 октября 2015.
10. Официальное описание СИ на сайте Международного бюро мер и весов
12. Дойников А. С. // Физическая энциклопедия / Д. М. Алексеев, А. М. Балдин , А. М. Бонч-Бруевич , А. С. Боровик-Романов , Б. К. Вайнштейн , С. В. Вонсовский , А. В. Гапонов-Грехов , С. С. Герштейн , И. И. Гуревич, А. А. Гусев, М. А. Ельяшевич , М. Е. Жаботинский, Д. Н. Зубарев , Б. Б. Кадомцев , И. С. Шапиро , Д. В. Ширков ; под общ. ред. А. М. Прохорова . - М .: Советская энциклопедия, 1999. - Т. 5. - С. 422. - 692 с.

Ссылки

• в BIPM (англ.)

Основные единицы Производные единицы Принятые для использования с СИ См. также

Отрывок, характеризующий Кельвин

– Я думаю, что лучше обратиться к этому генералу, – сказала m lle Bourienne, – и я уверена, что вам будет оказано должное уважение.
Княжна Марья читала бумагу, и сухие рыдания задергали ее лицо.
– Через кого вы получили это? – сказала она.
– Вероятно, узнали, что я француженка по имени, – краснея, сказала m lle Bourienne.
Княжна Марья с бумагой в руке встала от окна и с бледным лицом вышла из комнаты и пошла в бывший кабинет князя Андрея.
– Дуняша, позовите ко мне Алпатыча, Дронушку, кого нибудь, – сказала княжна Марья, – и скажите Амалье Карловне, чтобы она не входила ко мне, – прибавила она, услыхав голос m lle Bourienne. – Поскорее ехать! Ехать скорее! – говорила княжна Марья, ужасаясь мысли о том, что она могла остаться во власти французов.
«Чтобы князь Андрей знал, что она во власти французов! Чтоб она, дочь князя Николая Андреича Болконского, просила господина генерала Рамо оказать ей покровительство и пользовалась его благодеяниями! – Эта мысль приводила ее в ужас, заставляла ее содрогаться, краснеть и чувствовать еще не испытанные ею припадки злобы и гордости. Все, что только было тяжелого и, главное, оскорбительного в ее положении, живо представлялось ей. «Они, французы, поселятся в этом доме; господин генерал Рамо займет кабинет князя Андрея; будет для забавы перебирать и читать его письма и бумаги. M lle Bourienne lui fera les honneurs de Богучарово. [Мадемуазель Бурьен будет принимать его с почестями в Богучарове.] Мне дадут комнатку из милости; солдаты разорят свежую могилу отца, чтобы снять с него кресты и звезды; они мне будут рассказывать о победах над русскими, будут притворно выражать сочувствие моему горю… – думала княжна Марья не своими мыслями, но чувствуя себя обязанной думать за себя мыслями своего отца и брата. Для нее лично было все равно, где бы ни оставаться и что бы с ней ни было; но она чувствовала себя вместе с тем представительницей своего покойного отца и князя Андрея. Она невольно думала их мыслями и чувствовала их чувствами. Что бы они сказали, что бы они сделали теперь, то самое она чувствовала необходимым сделать. Она пошла в кабинет князя Андрея и, стараясь проникнуться его мыслями, обдумывала свое положение.
Требования жизни, которые она считала уничтоженными со смертью отца, вдруг с новой, еще неизвестной силой возникли перед княжной Марьей и охватили ее. Взволнованная, красная, она ходила по комнате, требуя к себе то Алпатыча, то Михаила Ивановича, то Тихона, то Дрона. Дуняша, няня и все девушки ничего не могли сказать о том, в какой мере справедливо было то, что объявила m lle Bourienne. Алпатыча не было дома: он уехал к начальству. Призванный Михаил Иваныч, архитектор, явившийся к княжне Марье с заспанными глазами, ничего не мог сказать ей. Он точно с той же улыбкой согласия, с которой он привык в продолжение пятнадцати лет отвечать, не выражая своего мнения, на обращения старого князя, отвечал на вопросы княжны Марьи, так что ничего определенного нельзя было вывести из его ответов. Призванный старый камердинер Тихон, с опавшим и осунувшимся лицом, носившим на себе отпечаток неизлечимого горя, отвечал «слушаю с» на все вопросы княжны Марьи и едва удерживался от рыданий, глядя на нее.
Наконец вошел в комнату староста Дрон и, низко поклонившись княжне, остановился у притолоки.
Княжна Марья прошлась по комнате и остановилась против него.
– Дронушка, – сказала княжна Марья, видевшая в нем несомненного друга, того самого Дронушку, который из своей ежегодной поездки на ярмарку в Вязьму привозил ей всякий раз и с улыбкой подавал свой особенный пряник. – Дронушка, теперь, после нашего несчастия, – начала она и замолчала, не в силах говорить дальше.
– Все под богом ходим, – со вздохом сказал он. Они помолчали.
– Дронушка, Алпатыч куда то уехал, мне не к кому обратиться. Правду ли мне говорят, что мне и уехать нельзя?
– Отчего же тебе не ехать, ваше сиятельство, ехать можно, – сказал Дрон.
– Мне сказали, что опасно от неприятеля. Голубчик, я ничего не могу, ничего не понимаю, со мной никого нет. Я непременно хочу ехать ночью или завтра рано утром. – Дрон молчал. Он исподлобья взглянул на княжну Марью.
– Лошадей нет, – сказал он, – я и Яков Алпатычу говорил.
– Отчего же нет? – сказала княжна.
– Все от божьего наказания, – сказал Дрон. – Какие лошади были, под войска разобрали, а какие подохли, нынче год какой. Не то лошадей кормить, а как бы самим с голоду не помереть! И так по три дня не емши сидят. Нет ничего, разорили вконец.
Княжна Марья внимательно слушала то, что он говорил ей.
– Мужики разорены? У них хлеба нет? – спросила она.
– Голодной смертью помирают, – сказал Дрон, – не то что подводы…
– Да отчего же ты не сказал, Дронушка? Разве нельзя помочь? Я все сделаю, что могу… – Княжне Марье странно было думать, что теперь, в такую минуту, когда такое горе наполняло ее душу, могли быть люди богатые и бедные и что могли богатые не помочь бедным. Она смутно знала и слышала, что бывает господский хлеб и что его дают мужикам. Она знала тоже, что ни брат, ни отец ее не отказали бы в нужде мужикам; она только боялась ошибиться как нибудь в словах насчет этой раздачи мужикам хлеба, которым она хотела распорядиться. Она была рада тому, что ей представился предлог заботы, такой, для которой ей не совестно забыть свое горе. Она стала расспрашивать Дронушку подробности о нуждах мужиков и о том, что есть господского в Богучарове.
– Ведь у нас есть хлеб господский, братнин? – спросила она.
– Господский хлеб весь цел, – с гордостью сказал Дрон, – наш князь не приказывал продавать.
– Выдай его мужикам, выдай все, что им нужно: я тебе именем брата разрешаю, – сказала княжна Марья.
Дрон ничего не ответил и глубоко вздохнул.
– Ты раздай им этот хлеб, ежели его довольно будет для них. Все раздай. Я тебе приказываю именем брата, и скажи им: что, что наше, то и ихнее. Мы ничего не пожалеем для них. Так ты скажи.
Дрон пристально смотрел на княжну, в то время как она говорила.
– Уволь ты меня, матушка, ради бога, вели от меня ключи принять, – сказал он. – Служил двадцать три года, худого не делал; уволь, ради бога.
Княжна Марья не понимала, чего он хотел от нее и от чего он просил уволить себя. Она отвечала ему, что она никогда не сомневалась в его преданности и что она все готова сделать для него и для мужиков.

Через час после этого Дуняша пришла к княжне с известием, что пришел Дрон и все мужики, по приказанию княжны, собрались у амбара, желая переговорить с госпожою.
– Да я никогда не звала их, – сказала княжна Марья, – я только сказала Дронушке, чтобы раздать им хлеба.
– Только ради бога, княжна матушка, прикажите их прогнать и не ходите к ним. Все обман один, – говорила Дуняша, – а Яков Алпатыч приедут, и поедем… и вы не извольте…
– Какой же обман? – удивленно спросила княжна
– Да уж я знаю, только послушайте меня, ради бога. Вот и няню хоть спросите. Говорят, не согласны уезжать по вашему приказанию.
– Ты что нибудь не то говоришь. Да я никогда не приказывала уезжать… – сказала княжна Марья. – Позови Дронушку.
Пришедший Дрон подтвердил слова Дуняши: мужики пришли по приказанию княжны.
– Да я никогда не звала их, – сказала княжна. – Ты, верно, не так передал им. Я только сказала, чтобы ты им отдал хлеб.
Дрон, не отвечая, вздохнул.
– Если прикажете, они уйдут, – сказал он.
– Нет, нет, я пойду к ним, – сказала княжна Марья
Несмотря на отговариванье Дуняши и няни, княжна Марья вышла на крыльцо. Дрон, Дуняша, няня и Михаил Иваныч шли за нею. «Они, вероятно, думают, что я предлагаю им хлеб с тем, чтобы они остались на своих местах, и сама уеду, бросив их на произвол французов, – думала княжна Марья. – Я им буду обещать месячину в подмосковной, квартиры; я уверена, что Andre еще больше бы сделав на моем месте», – думала она, подходя в сумерках к толпе, стоявшей на выгоне у амбара.
Толпа, скучиваясь, зашевелилась, и быстро снялись шляпы. Княжна Марья, опустив глаза и путаясь ногами в платье, близко подошла к ним. Столько разнообразных старых и молодых глаз было устремлено на нее и столько было разных лиц, что княжна Марья не видала ни одного лица и, чувствуя необходимость говорить вдруг со всеми, не знала, как быть. Но опять сознание того, что она – представительница отца и брата, придало ей силы, и она смело начала свою речь.

Понятие абсолютной температуры было введено У. Томсоном (Кельвином), в связи с чем шкалу абсолютной температуры называют шкалой Кельвина или термодинамической температурной шкалой. Единица абсолютной температуры - кельвин (К). Абсолютная шкала температуры называется так, потому что мера основного состояния нижнего предела температуры - абсолютный ноль, то есть наиболее низкая возможная температура, при которой в принципе невозможно извлечь из вещества тепловую энергию. Абсолютный ноль определён как 0 K, что равно −273.15 °C.

2.Шкала Цельсия

В технике, медицине, метеорологии и в быту в качестве единицы измерения температуры используется шкала Цельсия. В настоящее время в системе СИ термодинамическую шкалу Цельсия определяют через шкалу Кельвина: t(°С) = Т(К) - 273,15 (точно), т. е. цена одного деления в шкале Цельсия равна цене деления шкалы Кельвина.

3.Шкала Фаренгейта

В Англии и, в особенности, в США используется шкала Фаренгейта. Ноль градусов Цельсия - это 32 градуса Фаренгейта, а 100 градусов Цельсия - 212 градуса Фаренгейта.

В настоящее время принято следующее определение шкалы Фаренгейта: это температурная шкала, 1 градус которой (1 °F) равен 1/180 разности температур кипения воды и таяния льда при атмосферном давлении, а точка таяния льда имеет температуру +32 °F. Температура по шкале Фаренгейта связана с температурой по шкале Цельсия (t °С) соотношением t °С = 5/9 (t °F - 32), t °F = 9/5 t °С + 32. Предложена Г. Фаренгейтом в 1724 году.

4.Шкала Реомюра

Предложена в 1730 году Р. А. Реомюром, который описал изобретённый им спиртовой термометр.

Единица - градус Реомюра (°Ré), 1 °Ré равен 1/80 части температурного интервала между опорными точками - температурой таяния льда (0 °Ré) и кипения воды (80 °Ré)

1 °Ré = 1,25 °C.

Связь температуры с кинетической энергией и скоростью движения молекул.

26. Уравнение Менделеева-Клайперона

Уравнение состояния идеального газа (иногда уравнение Клапейрона илиуравнение Менделеева - Клапейрона) - формула, устанавливающая зависимость между давлением, молярным объёмом и абсолютной температурой идеального газа. Уравнение имеет вид:

Давление,

Молярный объём,

Универсальная газовая постоянная

Абсолютная температура, К.

Так как , где - количество вещества, а , где - масса, -молярная масса, уравнение состояния можно записать:

Где - концентрация атомов, - постоянная Больцмана.

В случае постоянной массы газа уравнение можно записать в виде:

Последнее уравнение называют объединённым газовым законом . Из него получаются законы Бойля - Мариотта, Шарля и Гей-Люссака:

- закон Бойля - Мариотта .

- Закон Гей-Люссака .

- закон Шарля (второй закон Гей-Люссака, 1808 г.)

А в форме пропорции этот закон удобен для расчёта перевода газа из одного состояния в другое.

Закон Авогадро - закон, согласно которому в равных объёмах различных газов, взятых при одинаковых температурах и давлениях, содержится одно и то же число молекул. В виде гипотезы был сформулирован в 1811 году Амедео Авогадро (1776 - 1856), профессором физики в Турине. Гипотеза была подтверждена многочисленными экспериментальными исследованиями и поэтому стала называться законом Авогадро , став впоследствии (через 50 лет, после съезда химиков в Карлсруэ) количественной основой современной химии (стехиометрии).

27. Основное уравнение МКТ.

. Основное уравнение МКТ связывает макроскопические параметры (давление, объём, температура) термодинамической системы с микроскопическими (масса молекул, средняя скорость их движения).

ДАВЛЕНИЕ ГАЗА . Сила, с которой давит газ, стремясь к расширению под действиемтеплового движения его молекул; оно выражается обычно в кгс/см 2 , или в атм (1 атм соответствует давлению1,03 кгс/см 2).

28. Изопроцесс при постоянной температуре.

Изотермический процесс.

Изотермический процесс - процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянной температуре (). Изотермический процесс в идеальных газах описывается законом Бойля - Мариотта:

При постоянной температуре и неизменных значениях массы газа и его молярной массы, произведение объёма газа на его давление остаётся постоянным: PV = const.

29. Внутренняя энергия - принятое в физике сплошных сред, термодинамике и статистической физике название для той части полной энергии термодинамической системы, которая не зависит от выбора системы отсчета и которая в рамках рассматриваемой проблемы может изменяться.

Каждому человеку известно, что температура измеряется в градусах Цельсия. Люди же, которые знакомы с физикой, знают, что международная единица измерения этой величины - кельвин. Историческое развитие понятия температуры и соответствующих приборов для ее определения привело к тому, что в настоящее время мы пользуемся иными метрическими системами, нежели наши предки. В статье рассматриваются вопросы: что представляет собой градус Реомюра, когда его использовали и как он связан с общепринятыми шкалами для измерения температуры.

Перед тем как рассмотреть шкалу Реомюра для определения температуры окружающих тел, рассмотрим личность ее создателя.

Рене Реомюр родился 28 февраля 1683 года во французском городе Ла-Рошель. Любовь к научным исследованиям окружающего мира он начал проявлять с раннего детства. Рене интересовался физикой, математикой, астрономией, правом, философией, биологией, металлургией, языками и многими другими дисциплинами.

В возрасте 25 лет он становится членом Французской Академии Наук, и ему сразу же начинают поручать выполнение серьезных научных проектов национального масштаба. Являясь членом академии наук, каждый год в течение 50 лет Реомюр публиковал научную работу. Многие его труды по изучению насекомых, а также по исследованию свойств металлов были переведены на английский и немецкий языки. Современники называли его Плинием XVIII века.

Погиб ученый в возрасте 74 лет в результате падения с лошади во время одной из конных прогулок. После себя Реомюр оставил научные рукописи, которые занимали 138 папок.

Открытие новой температурной шкалы

В начале XVIII века в мире не существовало общепринятой шкалы для измерения температуры тел. В 1731 году в результате термодинамических экспериментов Рене Реомюр предложил использовать температурную шкалу, которая стала носить его фамилию. Эта шкала применялась более 100 лет в ведущих странах Европы, в частности, во Франции, в Германии и в России. В конце концов, она была вытеснена шкалой Цельсия, которая широко используется до настоящего времени.

Любопытно отметить, что Реомюр предложил использовать свою шкалу за 11 лет до того, как это сделал Цельсий.

Опыты, которые привели к изобретению шкалы Реомюра

Опыты, которые подвигли ученого к изобретению новой шкалы, являются весьма простыми. Заключаются они в следующем: Реомюр поставил перед собой цель измерить температуру перехода между агрегатными состояниями жизненно важной для человека жидкости - воды, то есть определить, когда она начинает кристаллизоваться с образованием льда, а когда начинает кипеть и переходит в пар. Для этой цели ученый решил использовать который он сконструировал самостоятельно.

Термометр Реомюра представлял собой стеклянную трубку, высотой около 1,5 метра, который в основании расширялся в сосуд диаметром порядка 10 см. Трубка была заполнена смесью этилового спирта и воды и запаяна с обоих концов. В качестве рабочей жидкости была выбрана именно спиртовая смесь потому, что эта алкогольная субстанция имеет в 4 раза больший коэффициент теплового расширения, чем вода. Последний факт означает, что уровень спиртового столба является очень чувствительным к температурным изменениям, поэтому его можно применять для точного измерения рассматриваемой величины.

Положив за 0 градусов уровень спиртового столба в термометре, когда его основание опущено в тающий лед, Реомюр измерил это значение, поместив прибор в кипящую воду. Ученый заметил, что если начальная высота столба спирта равна 1000 единиц, то его конечное значение составляет 1080 единиц. Число 80, как разницу между горячим и холодным уровнями столба в термометре, Реомюр положил в основание своей температурной шкалы.

Восьмидесятеричная шкала

Как было сказано, 0 градусов по шкале Реомюра (°R) соответствуют температуре плавления (таяния) льда, а 80 °R - кипению воды. Это означает, что предложенная французским ученым шкала является восьмидесятеричной, что отличает ее от шкал Цельсия или Кельвина, которые основываются на цифре 100. Последний факт, очевидно, обусловил постепенное вытеснение ее этими шкалами. Наша система счисления является десятеричной, поэтому пользоваться цифрами порядка 10, 100 и так далее гораздо удобнее, чем промежуточными значениями.

Связь со шкалами Цельсия и Кельвина

Как было сказано выше, температура по Реомюру сейчас не используется почти нигде, однако, во время варения сахарного сиропа и при производстве карамели ее иногда применяют. Поэтому следует привести формулы перевода градусов Реомюра в Цельсия и Кельвина. Эти формулы имеют следующий вид:

• C = 1,25*R;
• K = 1,25*R + 273,15.

В представленных выражениях R, C, K - градусы Реомюра, Цельсия и Кельвина, соответственно. Проверить правильность первой формулы достаточно просто: подставим в нее значение 80 °R, при которых кипит вода. Тогда получим: C = 1,25*80 = 100 °C, что точно соответствует температуре кипения этой жидкости при нормальных условиях в привычной для нас шкале.

Также приведем обратные формулы для перевода градусов Цельсия и Кельвина в Реомюра:

• R = 0,8*C;
• R = 0,8*K - 218,52.

Отметим, что ноль градусов по шкале Реомюра совпадает с этим значением температуры по Цельсию.

Пример решения задачи

Как видно из формул предыдущего пункта, перевод между различными шкалами измерения температуры выполнять достаточно просто. Решим простую задачу: "При изготовлении карамели был использован термометр, откалиброванный на градусы Реомюра, который в процессе приготовления сладости показал значение 123 °R. Сколько градусов бы показал термометр, если бы его откалибровать на шкалу Цельсия?"

Воспользуемся формулой перевода градусов Реомюра в Цельсия, получим: C = 1,25*123 = 153,75 °C. Для полноты решения переведем также эти градусы в значение по Кельвину, получим: K = 1,25*123 + 273,15 = 426,9 °К.

16 ноября 2018 года 26-я Генеральная конференция по весам и мерам (КГПМ) единогласно проголосовала за новые определения основных единиц СИ : килограмма, ампера, кельвина и моля. Единицы будут определяться путем задания точных численных значений для постоянной Планка (h), элементарного электрического заряда (e), постоянной Больцмана (k) и постоянной Авогадро (Nа) соответственно. Новые определения вступят в силу 20 мая 2019 года.

Определение, которое введено с 20 мая 2019: «Кельвин, символ К это единица термодинамической температуры, которая определена путем установления фиксированного численного значения постоянной Больцмана k равным 1,380649 × 10 -23 , Дж⋅K -1 (или кг⋅м 2 ⋅с -2 ⋅K -1)»

В течении многих лет Международный комитет по мерам и весам при МБМВ исследовал возможность переопределения основных единиц Международной системы СИ через универсальные физические константы для того, чтобы устранить зависимость единиц от какого-либо образца или материала. В 2005 г. была издана Рекомендация №1 МКМВ одобряющая действия по разработке новых определений основных единиц: килограмма, ампера, кельвина и моля, основанных на фундаментальных физических константах.

Новое определение кельвина, как предлагалось, должно быть основано на назначении фиксированного значения для постоянной Больцмана, которая является коэффициентом, связывающим единицу температуры с единицей тепловой энергии. Величина кТ = τ , которая присутствует в уравнениях состояния, является характеристической энергией, определяющей распределение энергии между частицами системы, находящейся в тепловом равновесии. Так, для несвязанных атомов, температура пропорциональна средней кинетической энергии. Если в настоящее время фиксированное значение приписано температуре тройной точки воды, а постоянная Больцмана является зависимой величиной, то по предложению МКМВ, фиксированное значение будет иметь постоянная Больцмана, а все температуры реперных точек, включая тройную точку воды, будут измеряемыми величинами.
(Более подробную информацию о понятии "температура" и смысле постоянной Больцмана можно получить из раздела сайта (МТШ-90/Введение)

В рамках ККТ была создана специальная рабочая группа, которая должна обобщить материалы исследований по измерению константы Больцмана, изучить последствия введения нового определения, его положительные и отрицательные стороны.

Главным преимуществом введения нового определения кельвина МКМВ считает повышение точности температурных измерений в области температур, далекой от тройной точки воды. Таким образом, например, станет возможным применение абсолютных радиационных термометров без опоры на тройную точку воды. Новое определение кельвина будет способствовать развитию первичных термодинамических методов реализации температурной шкалы, наряду с методами, описанными в МТШ-90. В перспективе, новое определение кельвина должно привести к повышению точности температурной шкалы и расширению ее диапазона без серьезных экономических и организационных последствий, сопровождавших введение новых предыдущих практических шкал.

В мае 2007 г. рабочая группа ККТ опубликовала на сайте МБМВ отчет о ходе работы по подготовке к пересмотру определения кельвина и выпустила специальное обращение к метрологам, которое мы приводим на сайте на языке оригинала и в переводе на русский язык:

Updating the definition of the kelvin

The international measurement community, through the International Committee for Weights and Measures, is considering updating the International System of Units (SI). This update, which will probably occur in 2011, will redefine the kilogram, the ampere and the kelvin in terms of fundamental physical constants. The kelvin, instead of being defined by the triple point of water as it is currently, will be defined by assigning an exact numerical value to Boltzmann’s constant. The change would generalise the definition, making it independent of any material substance, measurement technique, and temperature range, to ensure the long-term stability of the unit.

For almost all users of temperature measurements, the redefinition will pass unnoticed; water will still freeze at 0 °C, and thermometers calibrated before the change will continue to indicate the correct temperature. The immediate benefits of the redefinition will be to encourage the use of direct measurements of thermodynamic temperatures in parallel with the methods described in the International Temperature Scale.

In the longer term, the new definition will allow the accuracy of temperature measurements to gradually improve without the limitations associated with the manufacture and use of triple point of water cells. For some temperature ranges at least, true thermodynamic methods are expected to eventually replace the International Temperature Scale as the primary standard of temperature.

(перевод)

Международное сообщество метрологов, через представителей в Международном Комитете по мерам и весам, рассматривает вопрос о пересмотре Международной Системы Единиц (СИ). Изменение СИ вероятно произойдет в 2011 г. и коснется переопределения таких величин как килограмм, ампер и кельвин. Единица кельвин, взамен определения через тройную точку воды, как это установлено на настоящий момент, будет определяться посредством назначения точного значения константе Больцмана. Это изменение будет делать определение единицы температуры более общим, не зависимым от какого-либо материала, методики измерений, и температурного диапазона, что обеспечит долговременную стабильность единицы.

Для почти всех людей, занимающихся измерением температуры, переопределение единицы температуры будет не заметно. Вода будет по-прежнему затвердевать при 0 °С и термометры, градуированные до изменения определения кельвина будут по-прежнему показывать правильное значение температуры. Преимуществом переопределения единицы станет продвижение техники прямых измерений термодинамической температуры параллельно с методами, описанными в МТШ.

В последствии новое определение будет способствовать постепенному повышению точности температурных измерений без ограничений, накладываемых производством и использованием сосудов тройной точки воды. Ожидается, что, по крайней мере, для некоторых диапазонов прямые термодинамические методы могут заменить МТШ как первичный эталон температуры.

Более подробная информация приведена в отчете рабочей группы для CIPM, находящимся в свободном доступе на сайте МБМВ (Kelvin_CIPM.pdf)

Основные положения, рассматриваемые в документе ККТ «Report to the CIPM on the implications of changing the definition of the base unit kelvin» следующие:

1.Изменение определения кельвина практически не повлияет на реализацию МТШ-90 и передачу размера единицы температуры рабочим СИ. МТШ-90 в обозримом будущем будет использоваться как наиболее точная и надежная аппроксимация термодинамической шкалы. Однако это не будет единственная, используемая для температурных измерений шкала. В отдаленном будущем термодинамические методы возможно достигнут такой точности, что смогут постепенно стать основными методами измерения температуры. В обозримом будущем ключевой диапазон шкалы -200…960 °С по-прежнему будет осуществляться с помощью платиновых термометров сопротивления. Значения температур реперных точек останутся прежними. Неопределенность измерений будет зависеть от практической реализации точек и неединственности шкалы.

2.Немного изменяться неопределенности, которые приписаны температурам реперных точек на этапе подготовки МТШ-90. Заметим, что эти неопределенности после утверждения шкалы обычно никого из практиков не интересуют, хотя составляют в середине диапазона несколько десятков мК из-за сложностей работы с приборами первичной термометрии. Поскольку фиксированным значением будет постоянная Больцмана, то температура тройной точки воды, оставаясь по-прежнему равной 273,16 К приобретет неопределенность, связанную с экспериментальным определением этой константы. Например, сейчас это примерно 1,8 х 10 -6 , что соответствует неопределенности температуры ТТВ 0,49 мК. Трансформирование этого значения на остальные точки будет не существенным, учитывая приписанную им неопределенность. Например, в точке алюминия (660,323 °С) вместо 25 мК мы получим 25,1 мК. Такие изменения никак не могут повлиять на принятые стандарты, устанавливающие допуски к термопарам, термометрам сопротивления и другим промышленным датчикам.

3.В настоящее время не известны методы, позволяющие существенно снизить неопределенность реализации ТТВ, которая составляет примерно 0,05 мК. Поэтому фиксирование постоянной Больцмана на данном этапе развития науки не может в обозримом будущем повлиять на значение, которое является принятым на настоящий момент, т.е. 273,16 К.

В отчете рассматривались следующие возможные варианты нового определения единицы температуры:

(1) The kelvin is the change of thermodynamic temperature that results in a change of thermal energy kT by exactly 1.380 65XX x 10 -23 joule. (Кельвин - изменение термодинамической температуры, которое обуславливает изменение тепловой энергии кТ на 1.380 65XX x 10 -23 джоуля) (знаки ХХ в значении будут заменены на точные числа в момент принятия нового определения кельвина.)

(1a) The kelvin is the change of thermodynamic temperature T that results in a change of the thermal energy kT by exactly 1.380 65XX x 10 -23 joule, where k is the Boltzmann constant. (Кельвин - изменение термодинамической температуры, которое обуславливает изменение тепловой энергии кТ на 1.380 65XX x 10 -23 джоуля, где к - постоянная Больцмана)

(2) The kelvin is the thermodynamic temperature at which the mean translational kinetic energy of atoms in an ideal gas at equilibrium is exactly (3/2) 1.380 65XX x 10 -23 joule. (Кельвин -термодинамическая температура, при которой средняя кинетическая энергия поступательного движения атомов идеального газа в состоянии равновесия равна (3/2) х 1.380 65XX x 10 -23 джоуля)

(3) The kelvin is the thermodynamic temperature at which particles have an average energy of exactly (1/2) x 1.380 65XX x 10 -23 joule per accessible degree of freedom. (Кельвин - термодинамическая температура, при которой средняя энергия частиц равна точно (1/2) х 1.380 65XX x 10 -23 джоуля на одну степень свободы)

(4) The kelvin, unit of thermodynamic temperature, is such that the Boltzmann constant is exactly 1.380 65XX x 10 -23 joule per kelvin. (Кельвин - это единица термодинамической температуры, такая, что постоянная Больцмана равна точно 1.380 65XX x 10 -23 джоуля на кельвин)

У каждого из рассматриваемых вариантов были свои плюсы и минусы. В итоге ККТ высказался за последнее определение, осознавая, что в предыдущих вариантах есть неточности.

17 - 21 октября 2011 г. в Севре под Парижем состоялось 24-е заседание Генеральной Конференции по Мерам и Весам. Конференция одобрила будущие предлагаемые изменения в определениях основных единиц СИ: кельвина, ампера, моля и килограмма.

В пресс-релизе МБМВ отмечено, что 21 октября 2011 г. ГКМВ сделала исторический шаг по направлению к переопределению физических единиц, приняв Резолюцию №1 и, таким образом, анонсировав грядущее введение новых определений единиц и определив основные шаги необходимые для окончательного завершения проекта перехода на новые определения. В пресс-релизе МБМВ также подчеркивается, что переход на новые определения единиц должен осуществляться с осторожностью. Необходимо проводить консультации и разъяснения для всех людей о том, что он не должен повлиять на измерения в повседневной жизни: килограмм по-прежнему будет тем же килограммом, вода будет замерзать при нуле градусов Цельсия и т.д. Никто в повседневной жизни ничего не должен заметить. Изменения определений немедленно скажутся только на самых точных, эталонных измерениях, проводимых в научных лабораториях мира.

Новые определения кельвина, ампера, моля не оспаривалось членами консультативных комитетов. Наибольшие сложности вызывала передача размера единицы килограмма от прототипа килограмма, хранящегося в МБМВ.

Переопределение килограмма требует сначала высокоточного измерения какой-либо фундаментальной константы по отношению к массе реального прототипа килограмма. Затем числовое значение этой фундаментальной константы будет зафиксировано и тот же экспериментальный метод будет использован для измерения массы всех объектов. После переопределения необходимы будут несколько эквивалентных лабораторий в мире, которые способны проводить эталонные измерения массы. Для наиболее точных измерений целевая неопределенность должна быть не хуже 20 мкг на килограмм. Эту точность сейчас можно достичь двумя методами. Первый метод - метод «электоронных весов», который позволяет определить массу через постоянную Планка. Второй метод - сравнение массы прототипа килограмма и массы атома кремния. Эти два метода должны давать один и тот же результат. Современная ситуация оценивалась CODATA на основе работы, опубликованной в конце 2010 г. Было сделано заключение, что неопределенность постоянной Планка на основании всех имеющихся экспериментальных данных составляет сейчас 44 мкг на килограмм. Генеральная конференция по метрам и весам (ГКМВ) заявила, что не одобрит новые определения единиц до тех пор, пока не будут решены все проблемы с единицей массы. Завершение проекта перехода на новые определения единиц СИ планировалось в 2014 г.

В 2014 году 25-е заседании Генеральной Конференции по Мерам и Весам был отмечен прогресс в определении физических констант и был утвержден стратегический план перехода на новое определение Кельвина и других величин. План публиковался на сайте МБМВ по ссылке: SI road map

Для более широкого освящения процесса перехода на новые определения единиц Интернет сайт МБМВ открыл новый раздел «new si» В разделе каждый в доступной форме может найти ответы на вопросы: «почему нужны новый определения?», «когда произойдут изменения?», «как изменения повлияют на повседневную жизнь?» и т.д. Рекомендуем ознакомиться с данным разделом всем специалистам, которые опасаются перехода на новое определения кельвина.

16 ноября 2018 года 26-я Генеральная конференция по весам и мерам (КГПМ) единогласно проголосовала за новые определения основных единиц СИ : килограмма, ампера, кельвина и моля. Единицы будут определяться путем задания точных численных значений для постоянной Планка (h), элементарного электрического заряда (e), постоянной Больцмана (k) и постоянной Авогадро (Nа) соответственно. Новые определения вступили в силу 20 мая 2019 года.

Конвертер длины и расстояния Конвертер массы Конвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питания Конвертер площади Конвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептах Конвертер температуры Конвертер давления, механического напряжения, модуля Юнга Конвертер энергии и работы Конвертер мощности Конвертер силы Конвертер времени Конвертер линейной скорости Плоский угол Конвертер тепловой эффективности и топливной экономичности Конвертер чисел в различных системах счисления Конвертер единиц измерения количества информации Курсы валют Размеры женской одежды и обуви Размеры мужской одежды и обуви Конвертер угловой скорости и частоты вращения Конвертер ускорения Конвертер углового ускорения Конвертер плотности Конвертер удельного объема Конвертер момента инерции Конвертер момента силы Конвертер вращающего момента Конвертер удельной теплоты сгорания (по массе) Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему) Конвертер разности температур Конвертер коэффициента теплового расширения Конвертер термического сопротивления Конвертер удельной теплопроводности Конвертер удельной теплоёмкости Конвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излучения Конвертер плотности теплового потока Конвертер коэффициента теплоотдачи Конвертер объёмного расхода Конвертер массового расхода Конвертер молярного расхода Конвертер плотности потока массы Конвертер молярной концентрации Конвертер массовой концентрации в растворе Конвертер динамической (абсолютной) вязкости Конвертер кинематической вязкости Конвертер поверхностного натяжения Конвертер паропроницаемости Конвертер плотности потока водяного пара Конвертер уровня звука Конвертер чувствительности микрофонов Конвертер уровня звукового давления (SPL) Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давления Конвертер яркости Конвертер силы света Конвертер освещённости Конвертер разрешения в компьютерной графике Конвертер частоты и длины волны Оптическая сила в диоптриях и фокусное расстояние Оптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×) Конвертер электрического заряда Конвертер линейной плотности заряда Конвертер поверхностной плотности заряда Конвертер объемной плотности заряда Конвертер электрического тока Конвертер линейной плотности тока Конвертер поверхностной плотности тока Конвертер напряжённости электрического поля Конвертер электростатического потенциала и напряжения Конвертер электрического сопротивления Конвертер удельного электрического сопротивления Конвертер электрической проводимости Конвертер удельной электрической проводимости Электрическая емкость Конвертер индуктивности Конвертер Американского калибра проводов Уровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицах Конвертер магнитодвижущей силы Конвертер напряженности магнитного поля Конвертер магнитного потока Конвертер магнитной индукции Радиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излучения Радиоактивность. Конвертер радиоактивного распада Радиация. Конвертер экспозиционной дозы Радиация. Конвертер поглощённой дозы Конвертер десятичных приставок Передача данных Конвертер единиц типографики и обработки изображений Конвертер единиц измерения объема лесоматериалов Вычисление молярной массы Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

Исходная величина

Преобразованная величина

кельвин градус Цельсия градус Фаренгейта градус Ранкина градус Реомюра Планковская температура

Подробнее о температуре

Общие сведения

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.