ケルビンについて詳しく解説

ケルビン(ケルビン卿にちなんで命名された記号K ) は、熱力学温度の SI 単位です。慣例により、単位名は一般名であり、小文字で書かれます (「ケルビン」ではなく「ケルビン」)。

ケルビンは、水(H ₂ O) の三重点の熱力学的温度の 1/273.16 の割合であり、1 K の温度変化は 1°C の変化に相当します。ただし、摂氏とは異なり、ケルビンは熱力学の第 3 法則を使用して導入された温度の絶対的な尺度です。 0 K の温度は -273.15°C に等しく、絶対零度に相当します (水の三重点は +0.01°C です)。

ケルビンは相対的な測定値ではないため、摂氏や華氏とは異なり、「度」という単語や記号「°」が前に付くことはありません。元々、1954 年 (^{第 10 回}CGPM、解像度 3、CR 79) では、ケルビンは「ケルビン度」と呼ばれ、その後°Kと書かれました。 「学位」は 1967 年の^{第 13 回}CGPM (決議 3、CR 104) 中に削除され、その記号はKになりました。

他の単位への換算

• ケルビンから摂氏: °C = K – 273.15
• 摂氏からケルビン: K = °C + 273.15
• ケルビン から 華氏: °F = K × 1.8 − 459.67
• 華氏からケルビン: K = (°F + 459.67) / 1.8 gtp

ケルビンユニットの構造

1/273.15 という数字は偶然や物理的現実によるものではありません (三重点水の熱力学的温度の 1/100 ^e 、1/500 ^e 、または 1/1000 ^eなどの定義を選択することもできます)。しかし、それは既存の統一性を基礎にしたいという願望を持っています。摂氏の正式な定義はケルビンに基づいていますが、後者は後に確立されました。

摂氏は歴史的に、ゼロを定義する水の凍結温度と 100 °C に設定された沸騰温度に基づいており、したがって 1 度の変化の値が得られます。

熱力学温度の概念 (つまり、暗黙の絶対温度) は、絶対零度の概念を導入します。これは当然、この温度スケールの基礎となるはずです。ただし、この値は -273.15°C です。

一方、三重点、つまり水が同時に 3 つの状態 (液体、固体、気体) になり得る温度は、偶然ではありますが、凝固温度よりも不変の基準として確かに登場しました。後者は圧力によって変化し、大気圧では 1 大気圧下の三重点より約 0.01 °C (または K) 低くなります。

これら 2 つの基準点を採用した後、ケルビンの変化または間隔を定義することが残ります。これは、摂氏と同じ値、つまり、圧力雰囲気下での水の沸騰温度と氷点の温度差の^1/100になるように選択されました。絶対度の値は -273.15 °C なので、凝固点と三重点の差、つまり 0.01 °C を追加します。したがって、絶対零度とケルビン単位の水の三重点の間の間隔は 273.16 K に分割する必要があります。

したがって、ケルビンは水の三重点の熱力学的温度の 1/273.16 の割合であるという要約された定義に到達します。

これは摂氏の定義の基準となり、2 つの定義が競合することを防ぎます。実際、歴史的な定義から摂氏の精度を改良した場合、これは摂氏とケルビンの関係、またはケルビンの定義自体 (熱力学温度の分数 1/273.160001 になる可能性があります) を変更することを意味します。 ..)。

2005 年に、三重点が使用される水の同位体組成を指定することにより、定義が改良されました ( CIPM PV 94、推奨事項 2 CI-2005 )。

• ¹ H ¹モルあたり 2 H 0.000 155 76 モル
• 0.000 379 ¹⁶ O 1 モルあたり¹⁷ O 9 モル
• ¹⁶ O 1 モルあたり 0.002 005 2 モルの¹⁸ O

この組成は、「ウィーン標準平均海洋水」(VSMOW) として知られる国際原子力機関 (IAEA) の標準物質の組成であり、JR de Laeter、JK Böhlke の国際純粋応用化学連合 (IUPAC) によって推奨されています。 P. De Bièvre、H. Hidama、HS Peiser、KJR Rosman、および PDP Taylor (2003)、 Atomic Weights of the Elements: Review 2000 (IUPAC Technical Report) 、Pure and Applied Chemistry、Vol. 75、No.6、pp. 683–800。

ケルビンの倍数