L'échelle de température Kelvin est une unité de mesure courante, souvent méconnue. Cet article vous permettra de comprendre les détails de l'échelle Kelvin.
À propos de l'échelle de température Kelvin
L'échelle de température Kelvin est un étalon de température couramment utilisé en sciences, principalement en sciences physiques et en ingénierie. L'échelle de température Kelvin est un étalon de température absolu qui ne dépend pas de la nature d'une substance particulière.
Histoire de l'échelle de température Kelvin
L'échelle Kelvin a été créée en 1848 lorsque Lord Kelvin a défini une échelle de température absolue basée sur le cycle de Carnot, qui portera plus tard son nom. L'échelle Kelvin (K) est devenue l'unité principale de température du Système international d'unités (SI). L'échelle Kelvin est basée sur les degrés Celsius, mais commence au zéro absolu, soit 273,15 degrés de moins que le point zéro de l'échelle Celsius.
Relation entre l'échelle Kelvin et le zéro absolu
L'échelle de température Kelvin est l'unité de base du Système international (SI) pour la mesure thermodynamique de la température, le zéro absolu étant la température la plus basse que l'humanité puisse atteindre. En réalité, elle est trop basse pour être atteinte.
Le zéro absolu est théoriquement appelé la température la plus basse à laquelle le mouvement thermique des atomes et des molécules est minimisé, ce qui est classiquement parlant un état de repos.
Mais l'incertitude quantique détermine que l'exemple possède toujours une énergie de point zéro finie, le zéro absolu sur l'échelle Kelvin exprimé par 0 K, soit 0 K pour -273,15 °C. Or, nous savons que les gaz ne rétrécissent pas jusqu'à zéro en volume lorsqu'ils sont refroidis au zéro absolu, car ils se condensent à l'état liquide à des températures plus élevées.
Exprimer la formule
La relation entre l'échelle de température Kelvin et les degrés Celsius peut être exprimée par une formule mathématique :
Température Kelvin = degrés Celsius + 273,15
On peut alors convertir en : Celsius = Température Kelvin – 273,15
Si nous convertissons la température normale de notre corps de 37 degrés Celsius en température Kelvin
notre solution serait : Température (K) = 37°C + 273,15 = 310,15K
Notez que l'unité de température Kelvin est le Kelvin et non les degrés Kelvin.
Différences et points communs entre l'échelle de température Kelvin et les autres échelles de température
L'échelle de température couramment utilisée par les physiciens ne se limite pas à celle mentionnée ci-dessus en degrés Celsius (℃) et Kelvin (K) et en degrés Fahrenheit (F) et en degrés Rankin (R).
Fahrenheit diffère de Celsius : lorsque Celsius est égal à 0, Fahrenheit est égal à 32 (F). Mais au lieu d'obtenir la relation entre les deux en ajoutant directement 32 à Celsius, on utilise la formule suivante :
Fahrenheit = [Celsius x (9/5)] + 32
L'échelle de Rankine s'utilise de la même manière que l'échelle Fahrenheit, mais son zéro est fixé au zéro absolu. La relation entre les degrés Fahrenheit et les degrés Rankine est d'ajouter 459,67 à 459,67 degrés Fahrenheit.
Degrés Rankine = [degrés Celsius x (9/5)] + 32 + 459,67
La différence entre la température Kelvin et la température Fahrenheit est la suivante :
Lorsque le degré Fahrenheit est 0 (F)
Kelvin (K) = [degrés Celsius x (9/5) + 32] + 273,15
Pour convertir la température Kelvin en température Lang, vous devez multiplier la température Kelvin par 9/5
Autres applications de l'échelle Kelvin
1. L'échelle Kelvin, utilisée en utilisation secondaire, se base sur les différentes couleurs de la lumière pour déterminer l'intensité lumineuse, également appelée température de couleur. La température de couleur mesure la chaleur ou la froideur de la lumière.
La température de couleur est basée sur le principe selon lequel les émetteurs de rayonnement du corps noir sont caractérisés par une distribution de fréquence des températures, les couleurs inférieures à 4 000 K apparaissant rougeâtres et celles supérieures à 6 000 K bleuâtres.
La température de couleur a un impact significatif sur l'éclairage, et les espaces dédiés à des activités complexes requièrent des températures de couleur plus précises que l'éclairage ambiant. Parmi les températures de couleur couramment utilisées, on trouve le blanc chaud, le blanc doux, le blanc neutre, le blanc froid, le blanc brillant et la lumière du jour.
Par exemple, si nous voulons créer une ambiance chaleureuse et accueillante, nous pouvons utiliser une température de couleur de 2700K – blanc chaud – en raison de sa chaleur et de son aspect séduisant, semblables à ceux d'une flamme de bougie, créant ainsi une atmosphère chaleureuse.
Ou nous pouvons utiliser une lumière blanche douce de 3000K plus brillante, qui peut nous permettre d'avoir plus de clarté dans la lumière pour terminer la tâche, elle crée un espace confortable qui n'est pas trop dur pour nos yeux, etc.
En raison de la luminosité élevée des écrans LED, lorsqu'ils sont utilisés à l'intérieur, nous réduisons généralement la luminosité des écrans LED pour éviter d’affecter la température de couleur des autres installations d’éclairage intérieur.
2. Mesure de la température. Pour utiliser un thermomètre, il faut marquer l'échelle sur la paroi du tube et y inscrire des chiffres. L'échelle de température permet de mesurer la température par rapport au point de départ (0 ou zéro) et à l'unité de mesure.
Ces chiffres sont arbitraires, comme dans le cas de ce que nous connaissons comme le point de congélation de l’eau et le point d’ébullition de l’eau, qui est obtenu en les définissant respectivement à 0°C et 100°C.
Nous mesurons la température dans une variété d’échelles et d’unités, comme nous l’avons indiqué ci-dessus par exemple :
- Celsius est exprimé en °C
- Fahrenheit s'exprime en F
- Kelvin est exprimé en K
- Les degrés de Rankine sont exprimés en R
3. En ingénierie, l'échelle Kelvin est généralement utilisée à deux fins : elle sert principalement à mesurer la température par rapport au zéro absolu. C'est pourquoi elle est utilisée pour mesurer les étoiles, les planètes, les trous noirs, les galaxies, les régions de l'espace, des points précis sur Terre, les explosions nucléaires, etc., ainsi que pour la cryogénie.
Avantages de l'utilisation de l'échelle de température Kelvin
L'échelle de température Kelvin commence au zéro absolu et fournit la température réelle d'un objet, plutôt qu'une mesure relative à une température secondaire. Par conséquent, l'échelle Kelvin est plus adaptée aux environnements géographiques où les mesures sont chaudes ou froides.
