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Kelvin

Kelvin

El kelvin es la unidad de temperatura del Sistema Internacional. Es una de las siete unidades básicas de temperatura. Su símbolo en el sistema internacional de unidades es K.

Junto con el grado centígrado, el grado kelvin es una de las dos unidades de temperatura más utilizadas mundialmente.

El kelvin es la unidad de temperatura adecuada para usarse en unidades derivadas, como W / (m · K) o para tener un prefijo, como milli en mK.

Esta unidad recibe su nombre en honor al físico, matemático e ingeniero británico William Thomson (1824 - 1907). Posteriormente, Thompson fue nombrado Lord Kelvin.

Escala Kelvin

La escala de temperatura Kelvin es una escala de temperatura absoluta con cero en cero absoluto. El kelvin es la unidad base de temperatura en el Sistema Internacional de Unidades (SI).

La escala Kelvin es una escala de temperaturatermodinámica (absoluta) donde el cero absoluto es cero (0 K). La teórica ausencia de energía.

Lord Kelvin escribió sobre la necesidad de una " escala de temperaturatermodinámica".

A pesar que es habitual encontrarse con la referencia grado kelvin. Sin embargo, al ser una escala absoluta, no tiene grados. Esta es una diferencia respecto a las escalas Celsius y Farenheit que si tienen grados.

Para expresar la diferencia de temperatura o el intervalo, el uso de kelvins en lugar de grados centígrados ayuda a evitar

¿Por qué la escala Kelvin no tiene grados?

Escala absoluta

Además, el sistema de medición Kelvin se refiere a un "cero" particular, que es el cero absoluto. El cero absoluto corresponde a la temperatura más baja que, en teoría, se puede obtener en cualquier sistema macroscópico. Esto hace que la temperatura medida en "kelvin" se llame temperatura absoluta. Por la misma razón, el símbolo de grado (°) no se coloca antes del símbolo de Kelvin (K). El símbolo de grados se coloca en otras unidades de temperatura:

Aunque la escala Celsius y la escala Kelvin tienen diferentes referencias, la diferencia de un grado Celsius y un kelvin es la misma.

Esto significa que, mientras que una temperatura T de 25.00 grados Celsius corresponde a 298.15 k, una diferencia de temperatura ΔT de 25.00 ° C corresponde exactamente a 25.00 k.

El antiguo grado kelvin.

A veces se puede ver escrito como grado Kelvin, o con el símbolo °K por básicamente dos razones:

  1. Por analogía con el grado Celsius
  2. Por qué antiguamente sí que estaba aceptado el grado Kelvin.

Sin embargo, en la actualidad no es correcto. Sus unidades son kelvins y expresan con una sola K.

El kelvin fue definido en 1954 como grado kelvin en la 10ª Conferencia General de Pesos y Medidas. Por decisión tomada en 1967 en la 13ª CGPM el nombre deviene la actual kelvin.

En 1967/1968, la Resolución 3 de la 13ª Conferencia General de Pesos y Medidas cambió el nombre del incremento unitario de temperatura termodinámica "kelvin", símbolo K, reemplazando "grado Kelvin", símbolo ° K.

Conversión entre las escalas de temperatura kelvin

Generalmente, la mayoría de las conversiones entre diferentes unidades de medida de cantidades físicas es suficiente multiplicar o dividir por un cierto factor.

En el caso de las escalas de temperatura es diferente: aparece un término que debe sumarse o restarse además de un factor de multiplicación.

Fórmulas de conversión

  • Grados Celsius: º =K - 273.15
  • Grados Fahrenheit: ºF =(K - 273.15)* 1.8+ 32
  • Grados Rankine ºR =(K - 273.15)* 1.8+ 491.67

Temperaturas importantes

DescripciónKelvinGrados CelsiusGrados FahrenheitGrados Rankine 
Cero absoluto0-273,15-459,670
Temperatura de fusión del agua273,150+32491.67
Temperatura ebullición del agua373,15100+212671.67
Temperatura corporal media310,1537+98.6558.27

    La temperatura corporal normal no es constante ni igual para todo el mundo. Cambia según la persona, la edad, las actividades, el momento del día, etc. La temperatura corporal expresada en la tabla es la temperatura normal promedio aceptada. 

    Definición de kelvin

    El kelvin (antiguo grado kelvin) se define basándose en 2 factores,

  • Cero kelvin.Se corresponde con el cero absoluto, que es la temperatura mínima que se puede conseguir. A 0 kelvin no existe movimiento a nivel molecular. Esta temperatura equivale a -273,15 grados Celsius, y a -459,67 grados Fahrenheit
  • Un kelvin es exactamente 1 / 273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua. Una diferencia de un kelvin es equivalente a la de un grado Celsius, actualmente, la escala Celsius se define a partir del kelvin y el grado Celsius es una unidad derivada del sistema internacional de unidades.
  • En 2007 la 23ª  Conferencia General de Pesos y Medidas adoptó una resolución en la que aclaraba que el agua a la que se refiere la definición del kelvin debe tener una composición isotrópica concreta.

    ¿Qué es el triple punto del agua?

    Un punto triple es una condición en la cual una sustancia ocurre simultáneamente en las 3 fases principales (sólido, líquido y gaseoso) que se equilibran mutuamente.

    El punto triple se puede describir como el punto de fusión de la sustancia bajo su propia presión de vapor.

    Usos prácticos del kelvin

    El grado kelvin se utiliza en muchos aspectos de la física. Sin embargo presentamos dos aplicaciones en que el kelvin tiene una especial importancia.

    • Temperatura de color
    • Medida del ruido

    Temperatura de color

    El grado kelvin se usa a menudo en la medida de la temperatura de color de las fuentes de luz.

    ¿En qué consiste?

    La temperatura del color se basa en el principio de que un radiador de cuerpo negro emite luz cuyo color depende de la temperatura del radiador. Los cuerpos negros con temperaturas inferiores a aproximadamente 4000 K parecen rojizos, mientras que los que están por encima de aproximadamente 7500 K parecen azulados.

    ¿Por qué es importante?

    La temperatura de color es importante en los campos de proyección de imágenes y fotografía. en estos campos se requiere una temperatura de color de aproximadamente 5600 K para que coincida con las emulsiones de película de "luz diurna".

    En astronomía, la clasificación estelar de las estrellas y su lugar en el diagrama Hertzsprung-Russell. Se basan, en parte, en su temperatura superficial, conocida como temperatura efectiva. La fotosfera del Sol, por ejemplo, tiene una temperatura efectiva de 5778 K.

    Las cámaras digitales y el software fotográfico a menudo utilizan la temperatura de color en K en los menús de edición y configuración. La guía simple es que cuanto más alta sea la temperatura de color, más blanca o azul será la imagen. La reducción de la temperatura de color dará una imagen más dominada por colores rojizos, "más cálidos".

    Kelvin como una medida del ruido

    En electrónica, el kelvin se utiliza como un indicador de qué tan ruidoso es un circuito en relación con el piso de ruido final, es decir, la temperatura del ruido.

    El llamado ruido Johnson-Nyquist de resistencias y condensadores discretos es un tipo de ruido térmico derivado de la constante de Boltzmann y se puede usar para determinar la temperatura de ruido de un circuito que utiliza las fórmulas de Friis para el ruido.

    Historia de la escala Kelvin

    La escama Kelvin y su unidad han tenido a lo largo de la historia diferentes hitos en el desarrollo:

    Primeros pasos

    1848: William Thomson, primer Barón de Kelvin escribía en su diario Sobre la escala termométrica absoluta, de la necesidad de una escala donde "el frío infinito" (cero absoluto) fuera el punto nulo de la escalera, y que utilizara el grado Celsius por su incremento de unidad.

    Esta escala absoluta es conocida hoy como la escala de temperaturatermodinámica de Kelvin.

    Es notable que el valor de Thomson de -273,15 obtuviera de hecho de 0,00366, que era el coeficiente de expansión aceptado del gas por grado Celsius relativo al punto de congelación. El inverso de -0,00366 expresado con cinco dígitos significativos es -273,22 ° C que es extraordinariamente al borde del valor verdadero de -273,15 ° C.

    Definición moderna

    1954: La resolución 3 del 10º CGPM daba a la escala Kelvin su moderna definición, designando el punto triple del agua como su segundo punto que define y asigna su temperatura a exactamente 273,16 grados Kelvin.

    1967/1968: La resolución 3 de la 13ª CGPM rebautizó el incremento de la temperatura termodinámica como kelvin, símbolo K. Esta resolución reemplazaba grado absoluto, símbolo ° K. Además, es útil para definir más explícitamente la magnitud del incremento.

    La 13ª CGPM también afirma a resolución 4 que El kelvin, unidad de temperatura termodinámica, es igual a la fracción 1 / 273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua.

    2005: El Comité Internacional de Pesos y Medidas (CIPM), un comité del CGPM, afirmaba que para los propósitos de delinear la temperatura del punto triple del agua, la definición de la escala de temperatura termodinámica Kelvin se referiría a la agua con una composición isotópica especificada en la Vienna Standard Mean Ocean Water (VSMOW).

    Resumen

    Los elementos más importantes aprendidos en este artículo son:

    1. Kelvin es la unidad del sistema internacional de medidas para expresar la temperatura.
    2. La escala de temperatura Kelvin es una escala absoluta. Tiene un punto cero en el punto cero absoluto.
    3. El valor de la escala Kelvin es directamente proporcional al valor esperado de la energía del movimiento térmico de una sustancia.
    4. Es la escala más importante en ciencia y tecnología.
    5. El rango de grados de la escala Kelvin es el mismo que el de la escala Celsius, es decir, cuando se expresan diferencias de temperatura 1 K = 1 ° C.
    6. La escala fue introducida por William Thomson, o Lord Kelvin, en 1848.

    Referencias

    Autor:

    Fecha publicación: 28 de agosto de 2017
    Última revisión: 1 de mayo de 2020