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Échelle Kelvin

Échelle Kelvin

Définition de l'échelle Kelvin

L'échelle de température Kelvin est une échelle de température absolue avec zéro au zéro absolu. Kelvin est l'unité de base de la température dans le Système international d'unités (SI). Avec le degré Celsius, le degré Kelvin est l'une des deux unités de température les plus utilisées dans le monde.

Kelvin est l'unité de température du système international. Kelvin est l'une des sept unités de base de température. Son symbole dans le système international d'unités est K.

L'échelle Kelvin est une échelle thermodynamique (absolue) de température où le zéro absolu, l'absence théorique d'énergie, est zéro (0 K). Cette unité porte le nom du physicien, mathématicien et ingénieur britannique William Thomson (1824 - 1907), qui fut plus tard nommé Lord Kelvin. Lord Kelvin a écrit sur la nécessité d'une " échelle de températurethermodynamique". Bien qu'il soit habituel de respecter le degré de référence Kelvin, la réalité est qu'être une échelle absolue n'a pas de degrés. C'est une différence par rapport aux échelles Celsius et Farenheit qui ont des degrés.

Pour exprimer la différence de température ou l'intervalle, l'utilisation de degrés kelvin (ou kelvins) au lieu de degrés Celsius permet d'éviter les situations dans lesquelles ces quantités sont confondues avec la température centigrade. Kelvin est l'unité de température appropriée pour une utilisation dans des unités dérivées, telles que W / (m · K) ou pour avoir un préfixe, tel que milli en mK.

Différence entre degrés Kelvin et Kelvin

À la différence des degrés Fahrenheit et des degrés Celsius, Kelvin n'est pas un «degré» et ne doit pas être écrit avec le symbole des degrés. Le nom correct de l'unité est Kelvin (commencé en minuscules). Parfois, il peut être vu écrit en degrés Kelvin, ou avec le symbole ° K par analogie avec le degré Celsius, mais ce n'est pas correct. Leurs unités sont des kelvins et elles s'expriment avec un seul K.

Kelvin a été défini en 1954 comme un degré Kelvin à la 10e Conférence générale des poids et mesures. Par décision prise en 1967 lors de la 13e CGPM, le nom devient l'actuel Kelvin.

En 1967/1968, la résolution 3 de la 13e Conférence générale des poids et mesures a changé le nom de l'augmentation thermodynamique unitaire "Kelvin", symbole K, en remplaçant "Kelvin grade", symbole ° K.

Conversion entre les échelles de température Kelvin

Contrairement à la plupart des conversions entre différentes unités de mesure de quantités physiques, pour lesquelles il suffit de multiplier ou de diviser par un certain facteur, les conversions entre différentes échelles de température peuvent impliquer un terme qui doit être ajouté ou soustrait en plus d'un facteur de multiplication Cela vient du fait que différentes échelles de température définissent un «zéro» différent. De plus, le système de mesure Kelvin fait référence à un "zéro" particulier, qui est le zéro absolu, et correspond à la température la plus basse qui, en théorie, peut être obtenue dans n'importe quel système macroscopique. Cela fait que la température mesurée en "Kelvin" est appelée température absolue, et pour la même raison, le symbole de degré (°) n'est pas placé avant le symbole Kelvin (K),

Bien que l'échelle Celsius et l'échelle Kelvin aient des références différentes, les valeurs des plages de température (c'est-à-dire les différences de température) mesurées avec les deux échelles coïncident. Cela signifie que, alors qu'une température T de 25,00 degrés Celsius correspond à 298,15 k, une différence de température ΔT de 25,00 ° C correspond exactement à 25,00 k.

 

Définition de Kelvin

Kelvin (ancien degré Kelvin) est défini sur la base de 2 facteurs,

  • Le zéro Kelvin correspond au zéro absolu, qui est la température minimale pouvant être atteinte, et correspond à l'absence de mouvement au niveau moléculaire. Cette température est équivalente à -273,15 degrés Celsius et -459,67 degrés Fahrenheit
  • Un kelvin correspond exactement à 1 / 273,16 de la température thermodynamique du point triple de l'eau. Une différence d'un kelvin équivaut à celle d'un degré Celsius, actuellement, l'échelle Celsius est définie à partir du kelvin et le degré Celsius est une unité dérivée du système international d'unités.
  • En 2007, la 23e Conférence générale des poids et mesures a adopté une résolution précisant que l'eau mentionnée dans la définition de Kelvin doit avoir une composition isotrope spécifique.

    Utilisations pratiques de Kelvin

    Le degré Kelvin est utilisé dans de nombreux aspects de la physique. Cependant, nous présentons deux applications dans lesquelles Kelvin a une importance particulière.

    Température de couleur

    Le grade Kelvin est souvent utilisé pour mesurer la température de couleur des sources lumineuses. La température de couleur est basée sur le principe qu'un radiateur à corps noir émet une lumière dont la couleur dépend de la température du radiateur. Les corps noirs avec des températures inférieures à environ 4000 K apparaissent rougeâtres, tandis que ceux supérieurs à environ 7500 K apparaissent bleuâtres.

    La température de couleur est importante dans les domaines de l'imagerie et de la photographie, où une température de couleur d'environ 5600 K est requise pour correspondre aux émulsions de film "lumière du jour". En astronomie, la classification des étoiles et leur place dans le diagramme de Hertzsprung-Russell sont basées en partie sur leur température de surface, connue sous le nom de température effective. La photosphère du Soleil, par exemple, a une température effective de 5778 K.

    Les appareils photo numériques et les logiciels photographiques utilisent souvent la température de couleur en K dans les menus d'édition et de configuration. Le guide simple est que plus la température de couleur est élevée, plus l'image sera blanche ou bleue. La réduction de la température de couleur donnera une image plus dominée par des couleurs rougeâtres et "plus chaudes".

    Kelvin comme mesure du bruit

    En électronique, le kelvin est utilisé comme indicateur du niveau de bruit d'un circuit par rapport au bruit de fond final, c'est-à-dire la température du bruit. Le bruit dit de Johnson-Nyquist des résistances et condensateurs discrets est un type de bruit thermique dérivé de la constante de Boltzmann et peut être utilisé pour déterminer la température de bruit d'un circuit qui utilise des formules de Friis pour le bruit.

    Historique de l'échelle Kelvin

    L'échelle Kelvin et son unité ont connu différentes étapes de développement au cours de l'histoire:

    1848: William Thomson, le premier baron de Kelvin écrit dans son journal sur l'échelle thermométrique absolue, du besoin d'une échelle où "le froid infini" (zéro absolu) était le point nul de l'échelle, et qui utilisait le degré Celsius pour Votre augmentation dans l'unité. Cette échelle absolue est connue aujourd'hui sous le nom d' échelle de températurethermodynamique Kelvin. Il est à noter que la valeur Thomson de -273,15 a en fait obtenu 0,00366, qui était le coefficient de dilatation du gaz accepté en degrés Celsius par rapport au point de congélation. L'inverse de -0,00366 exprimé avec cinq chiffres significatifs est -273,22 ° C, ce qui est extraordinairement au bord de la vraie valeur de -273,15 ° C.

    1954: La résolution 3 de la 10e CGPM donne à l'échelle Kelvin sa définition moderne, désignant le point triple de l'eau comme son deuxième point qui définit et affecte sa température à exactement 273,16 degrés Kelvin.

    1967/1968: Résolution 3 de la 13e CGPM renommée l'augmentation de la température thermodynamique en kelvin, symbole K, qui remplace le degré absolu, symbole ° K.De plus, il est utile de définir plus explicitement l'ampleur de l'augmentation, la 13e CGPM également affirme à la résolution 4 que Kelvin, une unité de température thermodynamique, est égale à la fraction 1 / 273.16 de la température thermodynamique du point triple de l'eau.

    2005: Le Comité international des poids et mesures (CIPM), un comité de la CGPM, a déclaré qu'aux fins de délimiter la température du point triple de l'eau, la définition de l' échelle de température thermodynamique Kelvin ferait référence à de l'eau avec une composition isotopique spécifié dans la norme Vienna Standard Mean Ocean Water (VSMOW).

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    Dernier examen: 28 janvier 2020