1 켈빈

이 질문에 답하려면 좀 더 친숙한 물리학 분야의 예를 들어서 온도를 논의하는 데 도움이 될 수 있습니다.

오랫동안 킬로그램 (질량의 SI 단위)은 보관 된 특정 물체의 질량으로 정의되었습니다. 파리의 금고. 그러면 그 그램은 그 물체 질량의 천분의 일로 정의 될 수 있습니다. 지금 물어 보면 선택한 물체의 질량을 나타내는 데 사용되는 단위는 무엇입니까? 채택하려는 단위의 규모에 비례하는 한 중요하지 않습니다. 따라서 누군가가 특별한 물체의 질량을 파운드 (예 : 2.2 파운드)로 말하면 1 그램이 그 1000 분의 1이라는 것을 알 수 있습니다.

온도도 비슷하게 진행됩니다. 물, 수증기 및 얼음의 특정 상태가 모두 상호 평형 상태에 있습니다. 그 상태는 물질이 순수하고 너무 작게 분쇄되지 않는 한 부피와 같은 다른 세부 사항과는 독립적 인 온도를 갖습니다. 그래서 그 상태는 일정한 온도를 가지고 있습니다. 온도 단위는 " 트리플 포인트 단위 " (방금 발명 한 온도 척도)입니다. 켈빈이 그 온도의 특정 부분이라고 말할 때, 우리는 원하면 삼중점에서 물과 평형을 이루었을 때 273.16을 등록 할 수 있도록 표시가 절대 온도에 비례하는 온도계를 보정해야한다는 것입니다. 켈빈 단위로 읽을 온도계입니다. 예를 들어 온도계가 일정 부피 이상 기체를 기반으로하는 경우 기체의 압력에서 표시된 온도로의 변환 계수를 표시 온도가 삼중점에서 273.16이되도록하는 숫자로 만들어야합니다. 그러면 가스 온도계가 켈빈 단위로 판독 값을 제공하고 있다는 것을 알고 다른 단위를 알 필요가 없었습니다. (참고로, 이러한 온도계는 광범위한 온도에서 매우 정확하지만 몇 켈빈 이하의 온도에서는 사용할 수 없습니다. 저온 영역에 도달하려면 다른 유형의 온도계가 필요합니다. 원칙적으로 모두 보정 할 수 있습니다. 범위가 겹치는 부분에 동의합니다.)

(댓글에 표시되고 이제 텍스트에서 수정 된 세부 정보에 대해 Pieter에게 감사하지만 댓글이 남아 있기를 바랍니다.)

댓글

• 삼중점이 0.01 ° C에 있으므로 273.16이어야합니다.
• @Pieter 감사합니다! 화학 성분 등 세부 사항도 확실하지 않았습니다. 이 정밀도를 갖는 것이 유용합니다.

이것이 예전의 정의였습니다.

5 월부터 켈빈은 Boltzmann 상수 값을 고정하여 정의됩니다. https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?k

이것은 273.16K에서 특정 종류의 물 ( VSMOW )의 삼중점과 일치합니다.

역사적으로도 섭씨 크기에 대한 더 오래된 정의와 일치합니다.

절대 온도의 다른 척도는 화씨 척도의도 크기를 기반으로합니다. $ 1 $ kelvin = $ 1.8 \ ^ \ circ $ R

인 랭킨 척도입니다.

편집 : 책이 잘못되었습니다. 트리플 포인트는 $ 273.16 $ K, 즉 $ 0.01 \ ^ \ circ {\ rm C} $ ( 삼중점이 대기압에서 얼음의 녹는 점보다 약간 높기 때문입니다.

댓글

• 좋습니다. '는 이전 정의이지만 이전 정의는 OP가 관심을 갖는 것입니다.이 답변은 ' OP를 명확히하는 데 도움이되지 않습니다. '는 삼중점 물질의 온도를 측정하는 데 사용되는 단위에 대한 오해.
• OP는 그의 책이 약간 구식이라는 사실을 알고 싶어 할 것입니다. 그리고 내가 이것을 주석으로 썼다면 누군가 내가 그것을 답으로 써야한다고 불평했을 것입니다. 이 사이트에서 항상 피곤한 불만입니다.
• 여기에서 내 답변을 확인하세요. hsm.stackexchange.com/questions/6794/ …
• 좋은 대답이지만 OP '의 $ 273.15 $보다는 $ 273.16 $가있는 이유를 언급하는 것이 더 좋습니다. .
• @badjohn 좋은 제안입니다. 완료되었습니다.

온도에 대한 일상적인 경험으로는 분명하지 않을 수 있지만 자연적으로 0입니다. 포인트, 스케일 선택에 관계없이.

온도는 물질을 구성하는 입자의 내부 운동과 관련이 있습니다. 모든 내부 운동이 중단되면 온도는 0입니다.

물 탱크의 염료 농도라고 생각하면됩니다. 0이 무엇을 의미하는지에 대해서는 모호하지 않습니다. 염료가 없다는 것은 농도가 0임을 의미합니다. 따라서 "이 탱크의 염료 농도는 탱크 농도의 절반입니다. "는 농도를 지정하는 데 사용하는 단위에 의존하지 않습니다.

자연스러운 0이있는 대부분의 수량과 달리 혼동이 발생할 수 있습니다. 포인트 (질량, 운동 에너지 등) 익숙한 온도 눈금에는 오프셋이 있으므로 일반적으로 발생하는 온도가 작은 숫자로 나옵니다.

따라서 정의에 사용되는 눈금에 대한 질문에 대한 대답은 다음과 같습니다. 그러한 변화를 강요하지 않는 것.

물의 삼중점은 정확히 하나의 압력-온도에 존재합니다.

가스 규모에 의한 온도 측정은 두 가지 다른 압력에서 NRT = PV를 찾아서 NRT = PV + kV² + …

그러면 삼중점의 1 / 273.16은 1 켈빈이 N = 0 일 때 내포 된 PV 값의 1 / 273.16이라고 말합니다.

그래서 그것은 “자연적으로 발생하는 사건입니다.

예전에는 정도를 0 = 한랭지, 1 = 더운 점, 눈금을 여러 도로 나눈 값으로 정의했습니다.

Rømer 세트 0 = 소금물 동결, 1 = 끓는 물, 60 도로 나눈 것,

화씨는 Rømer의 온도를 너무 크게 만드는 온도계를 만들었습니다. 4 등분하고 더 차갑게 사용했습니다 (기본적으로 냉장 온도는 0 ° F입니다). Rømer의 다점 눈금이 수정되었으므로 순수한 물은 32에서 얼고 212에서 끓습니다.

섭씨 눈금은 순수한 물이 0에서 얼고 1에서 끓고 100 도로 나눈 값입니다.

Réaumur s degree 는 냉동 상태에서 알코올 1000 단위를 확장 한 것으로, 증발 할 때까지 40 개가 올라가지 만 80은 물이 끓는 정도입니다.

댓글

• 역사적 정확성을 위해 Celsius 씨는 그 척도를 시도한 적이 없으며 100에서 얼고 0에서 끓었습니다.
• anton 척도는 최초의 절대 척도였습니다. 그것은 두 개의 수은 튜브를 포함하고, 그중 하나는 닫혀 있었고 압력은 물의 끓는점에서 73 인치의 수은을 읽도록 설정되었습니다. 대기압이 29 인치라는 점을 감안할 때 파리에서 측정 한 차이는 PV = NRT 때문입니다. 여기서 LHS는 73 인치에서 29 인치 미만의 실내 압력으로 떨어질 수 있습니다.
• 전체적으로 척도 중 어떤 것도 화씨 / 섭씨 (정상적으로 0에서 100까지의 냉간에서 고온으로 작동) 사용과 절대 척도를 모두 충족하지 않습니다. 대신, 가장 좋은 해결책은 켈빈 (또는 고렘)의 1.5 배를 사용하는 것 같습니다. 이렇게하면 물이 410에서 얼고 560에서 끓게됩니다 (따라서 400-500 범위는 -6.67 ° C에서 + 46.67 ° C까지 실행 됨) .970은 가장 뜨거운 물의 온도가 될 수 있습니다. 요리 용 가스 스케일은 600 + 20 GM입니다.
• @ wendy.krieger 감사합니다 .. 당신의 답변에서 가장 많은 것을 배웠습니다!
• 나는 ' R ø mer 가 온도 눈금을 가졌다는 것을 모릅니다!나는 그의 이름 을 가지고 여러 곳을 방문 했습니다.

저는이 질문을 우리가 두 개의 단일 포인트 만 가지고있는 완전한 척도를 실제로 결정하는 방법에 대한 질문으로 읽었습니다. 이것은 사소한 일이 아닙니다.

역사적으로 사람들은 예를 들어 얇은 파이프를 부착 한 고정 된 부피에 액체를 넣는 방식으로 온도계를 처음 만들었습니다. 그런 다음 끓는 물 (100 ° C)과 빙점 (0 ° C)을 판독하여 온도계를 보정했습니다. 그 사이에 그들은 단순히 선형 스케일을 부착했습니다. 그 눈금이 50 ° C라고 말하면 50 ° C라고합니다.

놀랍게도 잘 작동했습니다. 온도가 다른 두 잔의 물을 함께 섞으면 위에서 측정 한 온도의 평균에 매우 가까운 온도가됩니다. 이것은 그 자체로 우연이며 물질의 거의 일정한 열용량에 달려 있습니다. 그러나 열용량을 크게 변화시키는 물질을 사용하면 실험 평균 온도가 수학적 평균이 아닙니다 .

온도에 대한보다 정확한 정의는 통계 역학 : 여기서 온도는 $$ T = \ frac {dE} {dS (E)} $$ 로 정의됩니다. 여기서 $ E $ 는 시스템의 에너지이고 $ S (E) $ 는 시스템의 엔트로피입니다. 엔트로피 정의의 일부인 볼츠만 상수 $ k_B $ 는이 방정식에서 줄을 켈빈에 연결합니다. 따라서이 정의는 켈빈의 척도를 정의하고 결과적으로 우리가 사용하는 다른 모든 온도 척도를 정의하는 역할을합니다.