Die Kelvin-Temperaturskala ist eine im Alltag weniger gebräuchliche Temperatureinheit, weshalb viele Menschen nicht viel darüber wissen. Doch das ist kein Problem, dieser Artikel erklärt Ihnen die Details der Kelvin-Temperaturskala.
Über die Kelvin-Temperaturskala
Die Kelvin-Temperaturskala ist ein in der Wissenschaft häufig verwendeter Temperaturstandard, hauptsächlich in den Physik- und Ingenieurwissenschaften. Die Kelvin-Temperaturskala ist ein absoluter Temperaturstandard, der nicht von der Beschaffenheit einer bestimmten Substanz abhängt.
Geschichte der Kelvin-Temperaturskala
Die Kelvin-Skala entstand 1848, als Lord Kelvin eine absolute Temperaturskala basierend auf dem Carnot-Zyklus definierte, der später nach ihm benannt wurde. Kelvin (K) ist die Haupteinheit der Temperatur im Internationalen Einheitensystem (SI). Die Kelvin-Temperaturskala basiert auf Grad Celsius, beginnt jedoch beim absoluten Nullpunkt, der 273,15 Grad niedriger liegt als die Nullpunkt-Celsius-Temperaturskala.
Zusammenhang zwischen der Kelvin-Skala und dem absoluten Nullpunkt
Die Kelvin-Temperaturskala ist das internationale System (SI) in der thermodynamischen Temperaturmessung der Grundeinheit bis zum absoluten Nullpunkt als Ausgangspunkt. Der absolute Nullpunkt ist die niedrigste Temperatur, die der Mensch erreichen kann, tatsächlich ist er zu niedrig, wir können ihn nie erreichen.
Als absoluter Nullpunkt bezeichnet man theoretisch die niedrigste Temperatur, bei der die thermische Bewegung von Atomen und Molekülen minimiert ist, was klassisch gesehen einem Ruhezustand entspricht.
Die Quantenunsicherheit bestimmt jedoch, dass das Beispiel immer noch eine endliche Nullpunktenergie hat, den absoluten Nullpunkt auf der Kelvin-Skala, ausgedrückt als 0 K, also 0 K bei -273,15 °C. Wir wissen nun, dass Gase beim Abkühlen auf den absoluten Nullpunkt nicht auf ihr Volumen schrumpfen, weil sie bei höheren Temperaturen zu Flüssigkeit kondensieren.
Ausdrücken der Formel
Die Beziehung zwischen der Kelvin-Temperaturskala und Grad Celsius kann durch eine mathematische Formel ausgedrückt werden:
Kelvin-Temperatur = Grad Celsius + 273,15
Dann kann man umrechnen in: Celsius = Kelvin-Temperatur – 273,15
Wenn wir unsere normale Körpertemperatur von 37 Grad Celsius in eine Kelvin-Temperatur umrechnen
unsere Lösung wäre: Temperatur (K) = 37°C + 273,15 = 310,15K
Beachten Sie, dass die Einheit der Kelvin-Temperatur Kelvin und nicht Grad Kelvin ist.
Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen der Kelvin-Temperaturskala und anderen Temperaturskalen
Die von Physikern üblicherweise verwendeten Temperaturskalen umfassen nicht nur die oben genannten Grad Celsius (℃) und Kelvin (K), Fahrenheit (F) und Rankin (R).
Fahrenheit unterscheidet sich von Celsius dadurch, dass Fahrenheit bei 32 °F liegt, wenn Celsius 0 ist. Anstatt das Verhältnis durch direktes Addieren von 32 zu Celsius zu ermitteln, wird die folgende Formel verwendet:
Fahrenheit = [Celsius x (9/5)] + 32
Die Rankine-Skala wird wie die Fahrenheit-Skala verwendet, ihr Nullpunkt liegt jedoch auf dem absoluten Nullpunkt. Das Verhältnis zwischen Fahrenheit-Graden und Rankine-Graden besteht darin, 459,67 zu Fahrenheit-Graden zu addieren.
Rankine-Grad = [Grad Celsius x (9/5)] + 32 + 459,67
Der Unterschied zwischen der Kelvin-Temperatur und der Fahrenheit-Temperatur besteht darin, dass:
Wenn die Grad Fahrenheit 0 (F) beträgt
Kelvin (K) = [Grad Celsius x (9/5) + 32] + 273,15
Um Kelvin in Lang-Temperatur umzurechnen, müssen Sie die Kelvin-Temperatur mit 9/5 multiplizieren
Andere Anwendungen der Kelvin-Skala
1. Die Kelvin-Skala für den sekundären Gebrauch basiert auf den einzelnen Lichtfarben, um die Lichtintensität, auch Farbtemperatur genannt, zu bestimmen. Die Farbtemperatur ist ein Maß für die Wärme oder Kühle des Lichts.
Die Farbtemperatur basiert auf dem Prinzip, dass ein schwarzer Körper Licht aussendet, das durch eine Häufigkeitsverteilung der Temperaturen gekennzeichnet ist, wobei Farben unter 4000 K rötlich und Farben über 6000 K bläulich erscheinen.
Die Farbtemperatur hat einen erheblichen Einfluss auf die Beleuchtung. Räume, die für komplexe Aktivitäten genutzt werden, erfordern präzisere Farbtemperaturen als die Umgebungsbeleuchtung. Zu den häufig verwendeten Farbtemperaturen zählen Warmweiß, Weichweiß, Neutralweiß, Kaltweiß, Hellweiß und Tageslicht.
Wenn wir beispielsweise eine gemütliche und einladende Atmosphäre schaffen wollen, können wir 2700K – Warmweiß – als Farbtemperatur verwenden, da es eine Wärme und Verführungskraft besitzt, die an eine Kerzenflamme erinnert und so eine behagliche Atmosphäre erzeugt.
Oder wir können ein helleres, weiches, weißes Licht mit 3000 K verwenden. Es sorgt für mehr Klarheit beim Licht, um die Aufgabe zu erledigen, schafft einen gemütlichen Raum, ist nicht zu anstrengend für unsere Augen usw.
Aufgrund der hohen Helligkeit von LED-Bildschirmen, wenn verwendet drinnenreduzieren wir normalerweise die Helligkeit der LED-Bildschirme um eine Beeinflussung der Farbtemperatur anderer Innenbeleuchtungseinrichtungen zu vermeiden.
2. Temperaturmessung. Wenn wir das Thermometer verwenden, müssen wir die Skala an der Wand des Rohrs markieren und die Skala mit Zahlen kennzeichnen. Die Temperaturskala ist eine Möglichkeit, die Temperatur relativ zum Startpunkt (0 oder Null) und der Maßeinheit zu messen.
Diese Zahlen sind willkürlich, wie im Fall des sogenannten Gefrierpunkts von Wasser und des Siedepunkts von Wasser, der durch die Definition als 0 °C bzw. 100 °C erreicht wird.
Wir messen die Temperatur in verschiedenen Skalen und Einheiten, wie wir beispielsweise oben dargelegt haben:
- Celsius wird in °C ausgedrückt
- Fahrenheit wird in F ausgedrückt
- Kelvin wird in K ausgedrückt
- Rankine-Grade werden in R ausgedrückt
3. In technischen Studien wird die Kelvin-Skala typischerweise für zwei Zwecke verwendet: Sie dient hauptsächlich zur Messung der Temperatur relativ zum absoluten Nullpunkt. Aus diesem Grund wird die Kelvin-Skala für Messungen von Sternen, Planeten, Schwarzen Löchern, Galaxien, Weltraumregionen, bestimmten Orten auf der Erde, Atomexplosionen usw. sowie in der Kryotechnik verwendet.
Vorteile der Kelvin-Temperaturskala
Die Kelvin-Temperaturskala beginnt beim absoluten Nullpunkt und gibt die tatsächliche Temperatur eines Objekts an, anstatt eine relative Messung zu einer sekundären Temperatur vorzunehmen. Daher eignet sich die Kelvin-Skala besser für geografische Umgebungen, in denen Temperaturen heiß oder kalt gemessen werden.
