開爾文

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開爾文（Kelvins），為熱力學溫標或稱絕對溫標，是國際單位制中的溫度單位。 開爾文溫度常用符號K表示，其單位為開。

每變化1K相當於變化1℃，計算起點不同。攝氏度以冰水混合物的溫度為起點，而開爾文是以絕對零度作為計算起點，即-273.15℃=0K。開爾文過去也曾稱為絕對溫度。水的三相點溫度為0.0076℃，也可以說開爾文是將水三相點的溫度定義為273.16K後所得到的溫度。2019年5月20日起，1開爾文被定義為「對應玻爾茲曼常數 為1.380649×10^-23J·K^-1的熱力學溫度」。 2018年11月16日 ，第26屆國際計量大會通過「修訂國際單位制」決議，正式更新包括國際標準質量單位「千克」在內的4項基本單位定義。新國際單位體系採用物理常數重新定義質量單位「千克」、電流單位「安培」、溫度單位「開爾文」和物質的量單位「摩爾」。

中文名:開爾文

外文名:Kelvins

單 位:開

應用學科:熱力學

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定 義:熱力學溫標或稱絕對溫標

屬 性:溫度單位

目錄

歷史

1848年開爾文勳爵（威廉·湯姆森）在其論文《關於一種絕對溫標》（On an Absolute Thermometric Scale）中寫道，需要一種以「絕對的冷」（絕對零度）作為零點的溫標，使用攝氏度作為其單位增量。湯姆森用當時的空氣溫度計測算出絕對零度等於−273 °C。這種絕對溫標稱為開爾文熱力學溫標。

1954年第10屆國際計量大會（CGPM）第3號決議給出了熱力學溫標的現代定義，表明水的三相點為其第二定義點，並規定將其溫度訂定為273.15開。

1967-1968年第13屆CGPM第3號決議將熱力學溫度的單位增量由「絕對度」（符號K）更名為「開爾文」（符號K）。同時，因為意識到要更明確地定義單位增量的程度的必要，第13次在國際度量衡大會第4號決議中指出「開爾文，熱力學溫度單位，等於水的三相點的熱力學溫度的⁄273.16。」

2005年國際計量委員會聲稱為了闡明水的三相點的溫度，開爾文熱力學溫標中的定義適用於VSMOW標準中規定的水有同位素結構。

2018年2018年11月16日，國際計量大會通過決議，1開爾文被定義為「對應玻爾茲曼常數 [2] 為1.380649×10^-23J·K^-1的熱力學溫度」。新的標準定義於2019年5月20日起正式生效。

標度

開氏溫度標度是用理想氣體來確立的，它的零點被稱為絕對零度。根據熱學中理想氣體分子平均動能的方程：

Ek=ikT/2

當溫度在絕對零度時（T=0 K），氣體分子的動能為零。為了方便起見，開氏溫度計的刻度間隔與攝氏溫度計上的刻度間隔相一致，也就是說，開氏溫度計上的一度等於攝氏溫度計上的一度，水的冰點攝氏溫度計為0℃，開氏溫度計為273.15K。

色溫單位

以絕對溫度 K 來表示，即將一標準黑體加熱，溫度升高到一定程度時顏色開始由深紅—淺紅—橙—黃—白—藍，逐漸改變，某光源與黑體的顏色相同時，我們將黑體當時的絕對溫度稱為該光源之色溫。

單位轉化

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開氏度 = 攝氏度+273.15

實際使用

開爾文常用於測量光源的色溫。色溫基於黑體發出的光的顏色取決於輻射體的溫度的原理。溫度低於約4000 K的黑體為淺紅色，溫度高於約7500 K為淺藍色。色溫在投影和攝影的領域很重要，約5600 K的色溫需要匹配「日光」膠片。在天文學領域，恆星的光譜和它們在赫羅圖中的位置部分取決於他們的表面溫度，被稱作有效溫度。例如，太陽的光球的有效溫度為5778 K。

單位轉換

從開氏溫標換算至其他溫度單位

從其他溫度單位換算至開氏溫標

攝氏溫標

[°C] = [K] - 273.15

[K] = [°C] + 273.15

華氏溫標

[°F] = [K] ×⁄5− 459.67

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[K] = ([°F] + 459.67) ×⁄9

蘭金溫標

[R] = [K] ×⁄5

[K] = [R] ×⁄9

Delisle

[°De] = (373.15 − [K]) ×⁄2

[K] = 373.15 − [°De] ×⁄3

牛頓溫標

[°N] = ([K] − 273.15) ×⁄100

[K] = [°N] ×⁄33+ 273.15

列氏溫標

[°Ré] = ([K] − 273.15) ×⁄5

[K] = [°Ré] ×⁄4+ 273.15

Rømer

[°Rø] = ([K] − 273.15) ×⁄40+ 7.5

[K] = ([°Rø] − 7.5) ×⁄21+ 273.15