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Escala Kelvin

Escala Kelvin

Definição de escala Kelvin

A escala de temperatura Kelvin é uma escala de temperatura absoluta com zero no zero absoluto. Kelvin é a unidade básica de temperatura no Sistema Internacional de Unidades (SI). Juntamente com o grau Celsius, o grau Kelvin é uma das duas unidades de temperatura mais usadas no mundo.

Kelvin é a unidade de temperatura do Sistema Internacional. Kelvin é uma das sete unidades básicas de temperatura. Seu símbolo no sistema internacional de unidades é K.

A escala Kelvin é uma escala termodinâmica (absoluta) de temperatura em que o zero absoluto, a ausência teórica de energia, é zero (0 K). Esta unidade recebeu o nome do físico, matemático e engenheiro britânico William Thomson (1824 - 1907), que mais tarde foi nomeado Lord Kelvin. Lord Kelvin escreveu sobre a necessidade de uma " escala de temperaturatermodinâmica". Embora seja comum encontrar o grau de referência Kelvin, a realidade é que ser uma escala absoluta não tem graus. Essa é uma diferença em relação às escalas Celsius e Farenheit que possuem graus.

Para expressar a diferença de temperatura ou o intervalo, o uso de graus kelvin (ou kelvins) em vez de graus Celsius ajuda a evitar situações nas quais essas quantidades são confundidas com a temperatura centígrada. Kelvin é a unidade de temperatura adequada para uso em unidades derivadas, como W / (m · K) ou para ter um prefixo, como mili em mK.

Diferença entre graus Kelvin e Kelvin

Diferentemente de graus Fahrenheit e graus Celsius, Kelvin não é um "grau", nem deve ser escrito com o símbolo de graus. O nome correto da unidade é Kelvin (iniciado com minúsculas). Às vezes, pode ser visto escrito como grau Kelvin, ou com o símbolo ° K por analogia com o grau Celsius, mas não está correto. Suas unidades são kelvins e se expressam com um único K.

Kelvin foi definido em 1954 como um grau Kelvin na 10ª Conferência Geral de Pesos e Medidas. Por decisão tomada em 1967 no 13º CGPM, o nome se torna o Kelvin atual.

Em 1967/1968, a Resolução 3 da 13ª Conferência Geral de Pesos e Medidas mudou o nome do aumento termodinâmico da temperatura da unidade "Kelvin", símbolo K, substituindo "grau Kelvin", símbolo ° K.

Conversão entre escalas de temperatura Kelvin

Diferentemente da maioria das conversões entre diferentes unidades de medida de grandezas físicas, para as quais é suficiente multiplicar ou dividir por um determinado fator, as conversões entre diferentes escalas de temperatura podem envolver um termo que deve ser adicionado ou subtraído além de um fator de multiplicação Isso decorre do fato de que diferentes escalas de temperatura definem um "zero" diferente. Além disso, o sistema de medição Kelvin refere-se a um "zero" particular, que é zero absoluto, e corresponde à temperatura mais baixa que, em teoria, pode ser obtida em qualquer sistema macroscópico. Isso faz com que a temperatura medida em "Kelvin" seja chamada temperatura absoluta e, pelo mesmo motivo, o símbolo de grau (°) não é colocado antes do símbolo de Kelvin (K),

Embora a escala Celsius e a escala Kelvin tenham referências diferentes, os valores das faixas de temperatura (ou seja, as diferenças de temperatura) medidas com as duas escalas coincidem. Isso significa que, enquanto uma temperatura T de 25,00 graus Celsius corresponde a 298,15 k, uma diferença de temperatura ΔT de 25,00 ° C corresponde exatamente a 25,00 k.

Definição de Kelvin

Kelvin (antigo grau Kelvin) é definido com base em 2 fatores,

  • Zero Kelvin corresponde ao zero absoluto, que é a temperatura mínima que pode ser alcançada e corresponde à falta de movimento no nível molecular. Esta temperatura é equivalente a -273,15 graus Celsius e -459,67 graus Fahrenheit
  • Um kelvin é exatamente 1/273,16 da temperatura termodinâmica do ponto triplo da água. Uma diferença de um kelvin é equivalente à de um grau Celsius; atualmente, a escala Celsius é definida a partir do kelvin e o grau Celsius é uma unidade derivada do sistema internacional de unidades.
  • Em 2007, a 23ª Conferência Geral de Pesos e Medidas adotou uma resolução esclarecendo que a água referida na definição de Kelvin deve ter uma composição isotrópica específica.

    Usos práticos de Kelvin

    O grau Kelvin é usado em muitos aspectos da física. No entanto, apresentamos duas aplicações nas quais Kelvin tem uma importância especial.

    Temperatura de cor

    O grau Kelvin é frequentemente usado para medir a temperatura da cor das fontes de luz. A temperatura da cor é baseada no princípio de que um radiador de corpo preto emite luz cuja cor depende da temperatura do radiador. Corpos pretos com temperaturas abaixo de aproximadamente 4000 K aparecem avermelhados, enquanto aqueles acima de aproximadamente 7500 K aparecem azulados.

    A temperatura da cor é importante nos campos de imagem e fotografia, onde é necessária uma temperatura de cor de aproximadamente 5600 K para corresponder às emulsões do filme "luz do dia". Na astronomia, a classificação estelar das estrelas e seu lugar no diagrama de Hertzsprung-Russell são baseados, em parte, na temperatura da superfície, conhecida como temperatura efetiva. A fotosfera do Sol, por exemplo, tem uma temperatura efetiva de 5778 K.

    As câmeras digitais e o software fotográfico costumam usar a temperatura da cor em K nos menus de edição e configuração. O guia simples é que quanto maior a temperatura da cor, mais branca ou azul será a imagem. A redução na temperatura da cor dará uma imagem mais dominada por cores avermelhadas e "mais quentes".

    Kelvin como uma medida de ruído

    Na eletrônica, o kelvin é usado como um indicador de quão ruidoso é um circuito em relação ao piso final do ruído, ou seja, a temperatura do ruído. O chamado ruído Johnson-Nyquist de resistores e capacitores discretos é um tipo de ruído térmico derivado da constante de Boltzmann e pode ser usado para determinar a temperatura do ruído de um circuito que utiliza fórmulas de Friis para ruído.

    História da escala Kelvin

    A escala Kelvin e sua unidade tiveram marcos de desenvolvimento diferentes ao longo da história:

    1848: William Thomson, o primeiro Barão de Kelvin, escreveu em seu diário. Na escala termométrica absoluta, da necessidade de uma escala em que "o frio infinito" (zero absoluto) fosse o ponto nulo da escada e que usasse o grau Celsius para Seu aumento na unidade. Essa escala absoluta é hoje conhecida como escala de temperaturatermodinâmica Kelvin. É notável que o valor de Thomson de -273,15 tenha realmente obtido 0,00366, que era o coeficiente de expansão aceito do gás em graus Celsius em relação ao ponto de congelamento. O inverso de -0,00366 expresso com cinco dígitos significativos é -273,22 ° C, o que é extraordinariamente próximo do valor real de -273,15 ° C.

    1954: A Resolução 3 da 10ª CGPM deu à escala Kelvin sua definição moderna, designando o ponto triplo da água como seu segundo ponto que define e atribui sua temperatura a exatamente 273,16 graus Kelvin.

    1967/1968: A Resolução 3 do 13º CGPM renomeou o aumento da temperatura termodinâmica como kelvin, símbolo K, que substituiu o grau absoluto, símbolo ° K. Além disso, é útil definir mais explicitamente a magnitude do aumento, o 13º CGPM também afirma na resolução 4 que Kelvin, uma unidade de temperatura termodinâmica, é igual à fração 1 / 273.16 da temperatura termodinâmica do ponto triplo da água.

    2005: O Comitê Internacional de Pesos e Medidas (CIPM), um comitê da CGPM, declarou que, para fins de delinear a temperatura do ponto triplo da água, a definição da escala de temperatura termodinâmica Kelvin se referiria à água com uma composição isotópico especificado na Água Média Padrão do Oceano de Viena (VSMOW).

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    Última revisão: 28 de janeiro de 2020