ケルビン
略語/記号:
K
単位の種類:
世界中での使用:
ケルビンは世界中で使用されており、特に科学分野で使用されます。国際単位系(SI)の一部であり、温度を測定するための基本単位です。
ケルビンは、圧力のパスカルやエネルギーのジュールなど、他のSI単位とよく使用されます。
定義:
ケルビンは摂氏スケールに基づいており、各度の間隔は同じです。ただし、ケルビンスケールの開始点は絶対零度であり、これは摂氏-273.15度です。ケルビンは物理学、化学、宇宙論で役立ちます。
ケルビンを使用する利点の一つは、負の温度がないことです。これにより、温度差と計算が容易になります。
起源:
ケルビン温度計は、熱力学や熱エネルギーの研究に大きな貢献をしたスコットランドの物理学者ウィリアム・トムソン(ケルビン卿)にちなんで名付けられました。
ケルビン卿の絶対零度に関する研究は、この目盛りの開発につながりました。温度は物質中の粒子の平均運動エネルギーに直接比例するという考えに基づいています。絶対零度は、物質が運動エネルギーを持たず、すべての分子運動が停止する点です。
ケルビン温度目盛りは、物理学、化学、熱力学などの分野を中心に、科学や工学でほぼ専用的に使用されています。
一般的な参照:
絶対零度、0K
氷の融点、273.15K
温暖な夏の日、温帯気候で、295K
通常の人間の体温、310K
1気圧での水の沸点、373.15K
使用文脈:
ケルビンは、熱力学および温度で使用される測定単位です。
ケルビンは、物理学、化学、宇宙論などの科学技術分野でほぼ専ら使用されます。
なぜケルビンの値がマイナスにならないのですか?:
ケルビンは絶対温度の測定であり、絶対零度、つまり私たちの宇宙で可能な最低温度から始まります。絶対零度は0ケルビン(K)または-273.15度セルシウス(°C)です。ケルビン温度は、物質中の粒子の平均運動エネルギーに基づいています。
ケルビンの値が負になることはありません。なぜなら、0Kでは粒子に運動エネルギーがなく、最も低い運動状態にあるからです。システムがゼロよりも少ないエネルギーを持つことは不可能です。
ケルビンが負であるということは、そのシステムが負の熱エネルギーを持っていることを意味し、熱力学の原則に反します。摂氏や華氏など他の温度スケールで負の温度が存在することを覚えておくことが重要です。
ケルビンはなぜKと表記され、「°K」とは表記されないのですか?:
この略語のKは、ケルビンが絶対温度スケールであり、ゼロケルビン(0K)が絶対零度であるという事実に基づいています。水の凝固点と沸点に基づいて任意のゼロ点を持つ摂氏と華氏は相対的であり、関連度を持っていますが、ケルビンスケールは絶対熱力学温度に基づいています。
度記号を省略することで、ケルビンは相対的な測定ではなく、独自の測定単位であることを思い出させます。ケルビンに「K」を使用し、「°K」ではなくすることは、相対的な温度スケールに度記号を予約するためのSI規則として決定されました。
絶対零度(0K)で何が起こりますか?:
絶対零度では、0ケルビン(0K)または-273.15度セルシウスで、温度は可能な限り最低点にあります。この温度では、原子や分子の運動エネルギーがゼロになり、完全に静止状態になります。すべての分子運動が停止し、物質は静止します。
いくつかの驚くべき現象がここで起こります。分子の動きがないため、熱エネルギーもありません。これは物質の物理的特性に重大な影響を与えます。例えば、材料は非常にもろくなり、その電気抵抗はゼロになります。ガスと液体は固体に凍結します。
科学者たちは絶対零度まで物を冷却したことはありません。しかし、彼らは絶対零度に近づく効果を観察することができました。これにより、物質の振る舞いについての洞察が得られ、超伝導体やボース=アインシュタイン凝縮の理解につながりました。