Шкала температур Кельвина — это своего рода повседневная жизнь в использовании менее распространенных единиц измерения температуры, поэтому многие люди не знают о ней многого. Однако это неважно, эта статья поможет вам понять детали шкалы температур Кельвина.
О шкале температур Кельвина
Шкала температур Кельвина — это стандарт температуры, который обычно используется в науке, в основном в физических науках и технике. Шкала температур Кельвина — это абсолютный стандарт температуры, который не зависит от природы какого-либо конкретного вещества.
История температурной шкалы Кельвина
Шкала Кельвина появилась в 1848 году, когда лорд Кельвин определил абсолютную температурную шкалу на основе цикла Карно, которая позже была названа в его честь. Единицы шкалы Кельвина стали (К) — основная единица температуры в Международной системе единиц (СИ). Температурная шкала Кельвина основана на градусах Цельсия, но начинается с абсолютного нуля, который на 273,15 градуса ниже нулевой точки шкалы температур Цельсия.
Связь между шкалой Кельвина и абсолютным нулем
Шкала температур Кельвина — международная система (СИ) в термодинамическом измерении температуры от базовой единицы до абсолютного нуля в качестве отправной точки. Абсолютный ноль — это самая низкая температура, которую может достичь человечество, на самом деле он слишком низок, мы никогда не сможем этого достичь.
Абсолютным нулем теоретически называется самая низкая температура, при которой тепловое движение атомов и молекул сведено к минимуму, что, выражаясь классически, является состоянием покоя.
Но квантовая неопределенность определяет, что пример все еще имеет конечную нулевую энергию, абсолютный ноль по шкале Кельвина, выраженный как 0 К, то есть 0 К для -273,15 ℃. Теперь мы знаем, что газы не сжимаются до нуля в объеме при охлаждении до абсолютного нуля, потому что они конденсируются в жидкость при более высоких температурах.
Выражая формулу
Связь между температурной шкалой Кельвина и градусами Цельсия можно выразить математической формулой:
Температура по Кельвину = градусы Цельсия + 273,15
Затем это можно перевести в: Цельсий = температура в Кельвинах – 273,15
Если мы переведем нормальную температуру нашего тела, равную 37 градусам Цельсия, в температуру Кельвина
Наше решение будет следующим: Температура (К) = 37°С + 273,15 = 310,15К
Обратите внимание, что единицей измерения температуры по Кельвину является кельвин, а не градус Кельвина.
Различия и сходства между температурной шкалой Кельвина и другими температурными шкалами
Обычно используемая физиками температурная шкала — это не только те градусы Цельсия (℃) и Кельвина (К), но и градусы Фаренгейта (F) и градусы Ранкина (R).
Фаренгейт отличается от Цельсия тем, что когда Цельсий равен 0, Фаренгейт равен 32 (F). Но вместо того, чтобы получить соотношение между ними, прибавляя 32 непосредственно к Цельсию, используется следующая формула:
Фаренгейт = [Цельсия х (9/5)] + 32
Шкала Ранкина используется так же, как и шкала Фаренгейта, но ее нулевая точка установлена на абсолютном нуле. Соотношение между градусами Фаренгейта и градусами Ранкина заключается в том, чтобы прибавить 459,67 к градусам Фаренгейта
Градусы Ренкина = [градусы Цельсия x (9/5)] + 32 + 459,67
Разница между температурой по Кельвину и температурой по Фаренгейту заключается в следующем:
Когда градус Фаренгейта равен 0 (F)
Кельвин (К) = [градусы Цельсия x (9/5) + 32] + 273,15
Чтобы перевести температуру по шкале Кельвина в температуру Ланга, нужно умножить температуру по шкале Кельвина на 9/5.
Другие применения шкалы Кельвина
1. Шкала Кельвина вторичного использования основана на индивидуальных цветах света для определения интенсивности света, также известной как цветовая температура. Цветовая температура является мерой теплоты или холодности света.
Цветовая температура основана на принципе, согласно которому излучатели излучения абсолютно черного тела характеризуются частотным распределением температур, при этом цвета ниже 4000 К кажутся красноватыми, а выше 6000 К — голубоватыми.
Цветовая температура оказывает значительное влияние на освещение, и пространства, используемые для сложных видов деятельности, требуют более точных цветовых температур, чем окружающее освещение. Некоторые из цветовых температур, которые мы обычно используем, это теплый белый, мягкий белый, нейтральный белый, холодный белый, яркий белый и дневной свет.
Например, если мы хотим создать уютную и гостеприимную атмосферу, мы можем использовать цветовую температуру 2700K – теплый белый, поскольку его теплота и притягательность напоминают пламя свечи, создавая теплую обстановку.
Или мы можем использовать более яркий мягкий белый свет с температурой 3000 К, который обеспечивает большую четкость света для выполнения задачи, создает уютное пространство, не слишком режет глаза и т. д.
Благодаря высокой яркости светодиодных экранов, при использовании в помещении, мы обычно уменьшаем яркость светодиодных экранов чтобы не оказывать влияния на цветовую температуру других источников внутреннего освещения.
2. Измерение температуры. При использовании термометра нам необходимо отметить шкалу на стенке трубки и отметить шкалу числами, температурная шкала — это способ измерения температуры относительно начальной точки (0 или ноль) и единицы измерения.
Эти числа являются произвольными, как и в случае с тем, что мы знаем как точку замерзания воды и точку кипения воды, которые определяются путем определения их как 0°C и 100°C соответственно.
Мы измеряем температуру в различных шкалах и единицах, как мы уже указывали выше, например:
- Градус Цельсия выражается в °C.
- Градус Фаренгейта выражается в F
- Кельвин выражается в К
- Степени Ренкина выражаются в R
3. В инженерных исследованиях шкала Кельвина обычно используется для двух целей: в первую очередь для измерения температуры относительно абсолютного нуля. По этой причине шкала Кельвина используется для измерения звезд, планет, черных дыр, галактик, областей космоса, определенных мест на Земле, ядерных взрывов и т. д., а также для криогеники.
Преимущества использования температурной шкалы Кельвина
Шкала температур Кельвина начинается с абсолютного нуля и обеспечивает фактическую температуру объекта, а не измерение относительно вторичной температуры. Поэтому шкала Кельвина больше подходит для географических сред, где измерения являются жаркими или холодными.
