Kelvin (eenheid)

De kelvin (symbool: K) is de eenheid van thermodynamische temperatuur, een van de zeven basiseenheden van het SI.

De schaal is genoemd naar de fysicus William Thomson, die later in de adelstand werd verheven als Lord Kelvin.

De definitie van de kelvin-temperatuurschaal bestaat uit twee delen:

• 0 K is gelijk aan het absolute nulpunt, de laagste temperatuur die theoretisch bereikbaar is (alle moleculaire beweging is bij deze temperatuur afwezig).
• 1 K is het 1/273,16^e deel van de thermodynamische temperatuur van het tripelpunt van water. Dit tripelpunt ligt 0,01 °C (graden Celsius) hoger dan het smeltpunt van ijs. Vandaar dat in de omrekening naar graden Celsius de waarde -273,15 gebruikt wordt, want 0 °C is gedefinieerd als de temperatuur van smeltend ijs in water bij p=p₀.

William Thomson alias Lord Kelvin

De schaal van Kelvin is in feite afgeleid van de schaal van Celsius, met een ander nulpunt. De Celsiusschaal kan worden uitgedrukt in kelvin maar er is een belangrijk verschil. In de thermodynamica kent men het begrip thermische energie. Grofweg is dat de energie die in de thermische beweging van de moleculen opgeslagen is. Deze energie is evenredig met de absolute temperatuur T:

E_thermisch = kT

De evenredigheidsconstante k heet de Boltzmannconstante en heeft als eenheid joule per kelvin [J/K]. We kunnen dus zeggen dat als de temperatuur twee keer zo hoog is er ook twee keer zo veel thermische energie aanwezig moet zijn, maar deze uitspraak geldt alleen als we de temperatuur in kelvin uitdrukken, niet in graden Celsius. Anders gezegd is de kelvin een echte absolute eenheid met een natuurlijk nulpunt net als de joule of de ampère en je kunt er mee vermenigvuldigen, delen enzovoorts. Met graden Celsius kan dat niet. Daarmee kun je alleen optellen en aftrekken.

De eenheid van temperatuur is daarom sinds 1967 officieel de kelvin, en niet meer zoals daarvoor de "graad Kelvin", zoals we bijvoorbeeld wel graden Celsius kennen. Voorbeeld:

283,15 K = 10 °C

Een temperatuurverschil is automatisch in kelvin. Neem bijvoorbeeld het verschil tussen 20 °C en 10 °C, ofwel 20+273,15 K en 10+273,15 K. Het verschil is 10 K: bij het aftrekken valt de term 273,15 weg.

Bij zeer hoge temperaturen is er nauwelijks verschil tussen kelvin en graad Celsius. In populaire literatuur zegt men dat de temperatuur in het inwendige van de zon 15 miljoen graden Celsius is. Dat verschilt niet significant van 15 miljoen kelvin, zoals in wetenschappelijke literatuur staat.

In de definitie van de kelvin wordt gerefereerd aan water met de volgende isotoopverhouding:

• 0,000 155 76 mol ²H per mol ¹H,
• 0,000 379 9 mol ¹⁷O per mol ¹⁶O, en
• 0,002 005 2 mol ¹⁸O per mol ¹⁶O.

Ook de kleurtemperatuur wordt in kelvin aangegeven.

[bewerk] Conversie tussen temperatuurschalen

Onderstaande tabel geeft het verband tussen het aantal TKelvin waarin een temperatuur wordt uitgedrukt volgens de Kelvin-temperatuurschaal en het aantal graden (bijvoorbeeld TFahrenheit) waarmee die temperatuur wordt weergegeven volgens andere temperatuurschalen, en vice versa.

[bewerk] Externe link

• Conversion calculator for units of temperature
• SI definities (Engels)