La scala di temperatura Kelvin è un tipo di vita quotidiana nell'uso di unità di temperatura meno comuni, quindi molte persone non ne sanno molto. Tuttavia, non importa, questo articolo ti porterà a comprendere i dettagli della scala di temperatura Kelvin.
Informazioni sulla scala di temperatura Kelvin
La scala di temperatura Kelvin è uno standard di temperatura comunemente usato in ambito scientifico, principalmente in fisica e ingegneria. La scala di temperatura Kelvin è uno standard di temperatura assoluto che non dipende dalla natura di una particolare sostanza.
Storia della scala di temperatura Kelvin
La scala Kelvin ebbe inizio nel 1848 quando Lord Kelvin definì una scala di temperatura assoluta basata sul ciclo di Carnot, che in seguito prese il suo nome. Le unità della scala Kelvin diventano (K) è l'unità principale di temperatura nel Sistema Internazionale di Unità (SI). La scala di temperatura Kelvin è basata sui gradi Celsius, ma inizia dallo zero assoluto, che è 273,15 gradi più basso della scala di temperatura Celsius a punto zero.
Relazione tra la scala Kelvin e lo zero assoluto
La scala di temperatura Kelvin è il sistema internazionale (SI) nella misurazione della temperatura termodinamica dell'unità di base allo zero assoluto come punto di partenza. Lo zero assoluto è la temperatura più bassa che l'umanità può raggiungere, in realtà è troppo bassa che non potremo mai raggiungere.
Lo zero assoluto è teoricamente definito la temperatura più bassa alla quale il moto termico di atomi e molecole è ridotto al minimo, il che, classicamente parlando, corrisponde a uno stato di riposo.
Ma l'incertezza quantistica determina che l'esempio ha ancora un'energia di punto zero finita, zero assoluto nella scala Kelvin espresso come 0 K, ovvero 0 K per -273,15 ℃. Ora sappiamo che i gas non si restringono a zero in volume quando vengono raffreddati allo zero assoluto perché si condensano in liquido a temperature più elevate.
Esprimendo la formula
La relazione tra la scala di temperatura Kelvin e i gradi Celsius può essere espressa da una formula matematica:
Temperatura Kelvin = gradi Celsius + 273,15
Quindi può essere convertito in: Celsius = temperatura Kelvin – 273,15
Se convertiamo la normale temperatura del nostro corpo di 37 gradi Celsius in una temperatura Kelvin
la nostra soluzione sarebbe: Temperatura (K) = 37°C + 273,15 = 310,15K
Si noti che l'unità di misura della temperatura Kelvin è il Kelvin, non i gradi Kelvin.
Differenze e somiglianze tra la scala di temperatura Kelvin e altre scale di temperatura
Le scale di temperatura comunemente utilizzate dai fisici non sono solo quelle di cui abbiamo parlato sopra: gradi Celsius (℃), Kelvin (K), gradi Fahrenheit (F) e gradi Rankin (R).
Fahrenheit differisce da Celsius in quanto quando Celsius è 0, Fahrenheit è a 32 (F). Ma invece di ottenere la relazione tra loro aggiungendo 32 direttamente a Celsius, viene utilizzata la seguente formula:
Fahrenheit = [Celsius x (9/5)] + 32
La scala Rankine è usata nello stesso modo della scala Fahrenheit, ma il suo punto zero è impostato sullo zero assoluto. La relazione tra gradi Fahrenheit e gradi Rankine è di aggiungere 459,67 ai gradi Fahrenheit
Gradi Rankine = [gradi Celsius x (9/5)] + 32 + 459,67
La differenza tra la temperatura Kelvin e la temperatura Fahrenheit è che:
Quando il grado Fahrenheit è 0 (F)
Kelvin (K) = [gradi Celsius x (9/5) + 32] + 273,15
Per convertire la temperatura Kelvin in temperatura Lang, è necessario moltiplicare la temperatura Kelvin per 9/5
Altre applicazioni della scala Kelvin
1. La scala Kelvin di uso secondario si basa sui singoli colori della luce per determinare l'intensità della luce, nota anche come temperatura di colore. La temperatura di colore è una misura del calore o della freddezza della luce.
La temperatura del colore si basa sul principio secondo cui la radiazione del corpo nero emette luce caratterizzata da una distribuzione di frequenza delle temperature: i colori al di sotto dei 4000 K appaiono rossastri e quelli al di sopra dei 6000 K bluastri.
La temperatura del colore ha un impatto significativo sull'illuminazione e gli spazi utilizzati per attività complesse richiedono temperature del colore più precise rispetto all'illuminazione ambientale. Alcune delle temperature del colore che utilizziamo comunemente sono il bianco caldo, il bianco morbido, il bianco neutro, il bianco freddo, il bianco brillante e la luce diurna.
Ad esempio, se vogliamo creare un ambiente accogliente e confortevole, possiamo utilizzare una temperatura di colore di 2700K – bianco caldo – che, grazie al suo calore e alla sua capacità di creare un'atmosfera calda e avvolgente, simile a quella della fiamma di una candela, dona un'atmosfera calda e intima.
Oppure possiamo usare una luce bianca morbida da 3000K più luminosa, che ci consente di ottenere una luce più chiara per completare il compito, creando uno spazio accogliente che non è troppo aggressivo per i nostri occhi e così via.
Grazie all'elevata luminosità degli schermi LED, quando utilizzati al chiuso, di solito riduciamo la luminosità degli schermi LED per evitare di influenzare la temperatura del colore di altri impianti di illuminazione interna.
2. Misurazione della temperatura. Quando utilizziamo il termometro, dobbiamo contrassegnare la scala sulla parete del tubo e contrassegnare la scala con numeri, la scala di temperatura è un modo per misurare la temperatura relativa al punto di partenza (0 o zero) e all'unità di misura.
Questi numeri sono arbitrari, come nel caso di quello che conosciamo come punto di congelamento e di ebollizione dell'acqua, che si ottiene definendoli rispettivamente come 0°C e 100°C.
Misuriamo la temperatura in diverse scale e unità, come abbiamo affermato sopra, ad esempio:
- Celsius è espresso in °C
- Fahrenheit è espresso in F
- Kelvin è espresso in K
- I gradi Rankine sono espressi in R
3. Per gli studi di ingegneria, la scala Kelvin è in genere utilizzata per due scopi, è utilizzata principalmente per misurare la temperatura relativa allo zero assoluto. Per questo motivo, la scala Kelvin è utilizzata per le misurazioni di stelle, pianeti, buchi neri, galassie, regioni dello spazio, posizioni specifiche sulla Terra, esplosioni nucleari, ecc. e per la criogenia.
Vantaggi dell'utilizzo della scala di temperatura Kelvin
La scala di temperatura Kelvin inizia dallo zero assoluto e fornisce la temperatura effettiva di un oggetto, piuttosto che una misurazione relativa a una temperatura secondaria. Pertanto, la scala Kelvin è più adatta per ambienti geografici in cui le misurazioni sono calde o fredde.
