La définition de 1 kelvin

Pour répondre à cette question, il peut aider à prendre un exemple dans un domaine plus familier de la physique, puis à discuter de la température.

Pendant longtemps, le kilogramme (lunité de masse SI) a été défini comme la masse dun certain objet conservé dans un caveau à Paris. Ensuite, le gramme peut être défini comme un millième de la masse de cet objet, et ainsi de suite. Si vous demandez maintenant, quelles unités sont utilisées pour indiquer la masse de lobjet choisi? alors cela na pas dimportance tant quils sont proportionnels à léchelle dunités que vous souhaitez adopter. Donc, si quelquun vous disait la masse de lobjet spécial en livres (par exemple 2,2 livres), alors vous sauriez toujours quun gramme est un millième de cela.

Avec la température, cela se passe de la même manière. Il y a un certain état de leau, de la vapeur deau et de la glace, tous en équilibre mutuel. Cet état a une température indépendante dautres détails tels que le volume, tant que les substances sont pures et quelles ne sont pas écrasées trop petites. Donc, cet état a une certaine température. Il a une unité de température en  » unités à trois points  » (une échelle de température que je viens dinventer). Quand on dit que le Kelvin est une certaine fraction de cette température, on dit quun thermomètre dont les indications sont proportionnelles à la température absolue doit être calibré de manière à enregistrer 273,16 lorsquil est mis en équilibre avec leau au point triple, si on le souhaite le thermomètre à lire en kelvin. Par exemple, si le thermomètre est basé sur un gaz idéal à volume constant, alors il faut faire en sorte que le facteur de conversion de la pression dans le gaz à la température indiquée soit un nombre qui garantit que la température indiquée est de 273,16 au point triple. Vous savez alors que votre thermomètre à gaz donne des lectures en kelvin, et vous navez jamais eu besoin de connaître dautres unités. (Notez quun tel thermomètre est très précis sur une large plage de températures, mais il ne peut pas être utilisé en dessous de températures de quelques kelvin. Pour accéder à la région à basse température, vous auriez besoin dautres types de thermomètres. En principe, ils peuvent tous être étalonnés pour convenir où leurs plages se chevauchent.)

(Merci à Pieter pour un détail qui est signalé dans les commentaires et maintenant corrigé dans le texte, mais jespère que le commentaire restera.)

Commentaires

• Cela devrait être 273,16, car le point triple est à 0,01 C.
• @Pieter Merci! Je nétais pas sûr non plus des détails tels que la composition chimique. Cest utile davoir cette précision.

Cétait lancienne définition.

Depuis mai, le kelvin est défini en fixant la valeur de la constante de Boltzmann: https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?k

Ceci est cohérent avec le point triple dun type deau spécifique ( VSMOW ) à 273,16 K.

Cest aussi historiquement conforme à la définition encore plus ancienne de la taille du centigrade comme 1/100 de la différence de température entre la congélation et lébullition de leau.

Une échelle différente pour la température absolue est basée sur la taille dun degré sur léchelle Fahrenheit. Il sagit de léchelle de Rankine où $ 1 $ kelvin = $ 1,8 \ ^ \ circ $ R.

Modifier: votre livre était donc erroné. Le point triple est à 273,16 $ $ K, soit 0,01 $ \ ^ \ circ {\ rm C} $ ( car le point triple est légèrement supérieur au point de fusion de la glace à la pression atmosphérique).

Commentaires

• OK, que ‘ est lancienne définition, mais cest lancienne définition qui intéresse OP. Cette réponse ne permet ‘ pas de clarifier OP ‘ fausse idée que les unités utilisées pour mesurer la température du point triple comptent.
• OP pourrait être intéressé de savoir que son livre est légèrement obsolète. Et si javais écrit ceci comme un commentaire, quelquun se serait plaint que jaurais dû lécrire comme réponse. Toujours ces plaintes fatigantes sur ce site.
• Vérifiez ma réponse ici: hsm.stackexchange.com/questions/6794/…
• Une bonne réponse mais il serait encore mieux de mentionner pourquoi vous avez 273,16 $ plutôt que lOP ‘ s $ 273,15 $ .
• @badjohn Bonne suggestion. Terminé.

Cela peut ne pas être évident daprès lexpérience quotidienne de la température, mais il a un zéro naturel point, indépendamment de tout choix déchelle.

La température est liée au mouvement interne des particules constituant une substance – lorsque tout le mouvement interne cesse, la température est nulle.

Vous pouvez y penser comme la concentration de colorant dans un réservoir deau. Il ny a pas dambiguïté sur ce que signifie zéro: pas de colorant signifie concentration nulle. Par conséquent, ce que vous entendez quand vous dites  » La concentration de colorant dans ce réservoir est la moitié de la concentration dans celui-ci  » ne dépend pas des unités que vous utilisez pour spécifier les concentrations.

La confusion peut provenir du fait que, contrairement à la plupart des quantités qui ont un zéro naturel Les échelles de température familières ponctuelles (masse, énergie cinétique, etc.) ont un décalage de sorte que les températures couramment rencontrées apparaissent sous forme de petits nombres.

La réponse à votre question sur léchelle utilisée dans la définition est: toute personne qui nimpose pas un tel déplacement.

Le point triple de leau existe à exactement une pression-température

La mesure de la température par léchelle de gaz, se fait en trouvant NRT = PV à deux pressions différentes, et en réduisant cela à 0, sur lhypothèse NRT = PV + kV² + …

Donc 1 / 273.16 du point triple dit alors que 1 kelvin est 1 / 273.16 de la valeur PV implicite lorsque N = 0.

Donc cest un événement naturel.

Autrefois, le degré était défini comme 0 = un point froid, 1 = un point chaud, et léchelle divisée en un certain nombre de degrés.

Rømer set 0 = eau glacée glacée, 1 = eau bouillante, divisée en 60 degrés,

Fahrenheit a construit un thermomètre qui a rendu les degrés de Rømer trop grands, alors il les a coupés en quartiers et utilisé un froid plus froid (essentiellement la réfrigération est à 0 ° F). Léchelle multipoint de Rømer a été corrigée, de sorte que leau pure gèle à 32 et bout à 212.

Léchelle de Celcius est de leau pure gèle à 0 et bout à 1, divisée à 100 degrés.

Le degré de Réaumur est une expansion de 1000 unités dalcool à la congélation, qui grimpe de 40 jusquà ce quelle sévapore, mais 80 est lébullition de leau.

Commentaires

• Pour une précision historique, il convient de mentionner que M. Celsius na jamais essayé cette échelle, il avait une congélation à 100 et une ébullition à 0.
• Léchelle dAnton était la première échelle absolue. Il sagissait de deux tubes de mercure, dont lun était fermé, et sa pression était réglée pour lire 73 pouces de mercure au point débullition de leau. Étant donné que la pression atmosphérique était de 29 pouces, selon la mesure de Paris, la différence est due à PV = NRT, où le LHS est autorisé à tomber de 73 pouces à la pression ambiante de moins de 29 pouces.
• De tous des échelles, aucune ne satisfait à la fois lutilisation de fahrenheit / celcius (où le froid normal à chaud passe de quelque 0 à 100) et une échelle absolue. Au lieu de cela, la meilleure solution semble être dutiliser 1,5 fois le kelvin (ou gorem), ce qui permet à leau de geler à 410 et de bouillir à 560 (de sorte que la plage 400-500 va de -6,67 C à + 46,67 C), et le 970 est la température de leau la plus chaude peut être. La balance à gaz pour la cuisson fonctionne à 600 + 20 GM.
• @ wendy.krieger Merci..Jai appris le plus de votre réponse!
• Je nai pas ‘ je sais que R ø mer avait une échelle de température!Jai été à plusieurs endroits avec son nom dedans .

Jai lu cette question comme une question sur la façon dont nous déterminons réellement une échelle complète en ne comportant que deux points uniques. Ce qui est loin dêtre anodin.

Historiquement, les gens ont dabord construit des thermomètres, par exemple en mettant un liquide dans un volume fixe avec un tuyau fin attaché. Ensuite, ils ont calibré ces thermomètres en obtenant une lecture de leau bouillante (100 ° C) et de son point de congélation (0 ° C). Entre les deux, ils ont simplement attaché une échelle linéaire. Et quoi que cette échelle dise était de 50 ° C, cela sappelait 50 ° C.

Cela a étonnamment bien fonctionné. Si vous avez deux verres deau à des températures différentes et que vous les mélangez, vous obtenez une température très proche de la moyenne de la température mesurée ci-dessus. Ceci en soi est une coïncidence et dépend de la capacité thermique quasi constante de la substance. Cependant, si vous prenez une substance qui change considérablement sa capacité thermique, votre température moyenne expérimentale ne sera pas la moyenne mathématique.

Une définition plus précise de la température nest enseignée que dans mécanique statistique: ici la température est définie comme $$ T = \ frac {dE} {dS (E)} $$ , où $ E $ est lénergie du système, et $ S (E) $ est lentropie du système. La constante de Boltzmann $ k_B $ , qui fait partie de la définition de lentropie, relie le Joule au Kelvin dans cette équation. En tant que telle, cette définition sert à définir léchelle du Kelvin, et par conséquent toutes les autres échelles de température que nous utilisons.