เคลวิน
ตัวย่อ/สัญลักษณ์:
K
การใช้ทั่วโลก:
เคลวินเป็นหน่วยการวัดอุณหภูมิที่ใช้กันอย่างแพร่หลายทั่วโลกโดยเฉพาะในสาขาวิทยาศาสตร์และเทคนิค หน่วยนี้เป็นส่วนหนึ่งของระบบหน่วยสากล (SI) และถือเป็นหน่วยพื้นฐานในการวัดอุณหภูมิสำหรับวิศวกร วิทยากร และผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมต่าง ๆ
เคลวินถูกใช้ร่วมกับหน่วย SI อื่น ๆ เช่น ปาสคาลสำหรับความดันและจูลสำหรับพลังงาน การเข้ากันได้นี้ก็ทำให้การคำนวณที่ซับซ้อนง่ายขึ้นและรักษาความสอดคล้องในการวัดทางวิทยาศาสตร์ในหลายสาขาและประเทศต่าง ๆ อีกทั้งเคลวินยังถูกใช้ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ เช่น อุตสาหกรรมอากาศยานที่ใช้ในการวัดอุณหภูมิบรรยากาศและในอุตสาหกรรมการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ควบคุมอุณหภูมิอย่างแม่นยำ
คำจำกัดความ:
มาตราเซลเซียสเป็นมาตราที่ใช้ในการวัดอุณหภูมิ โดยมีขนาดขององศาเท่ากันกับมาตราเซลเซียส อย่างไรก็ตาม จุดศูนย์บนมาตราเคลวินถูกกำหนดที่ศูนย์สมบูรณ์ ซึ่งเทียบเท่ากับองศาเซลเซียส -273.15 องศา เรื่องนี้ทำให้มาตราเคลวินเป็นมาตราที่มีประโยชน์มากในการประยุกต์ใช้ในงานวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมที่ต้องการการวัดอุณหภูมิที่แม่นยำ มาตราเคลวินนั้นถูกนำมาใช้ในสาขาต่างๆ เช่น ฟิสิกส์ เคมี และอุตุนิยมวิทยา ที่ต้องการการคำนวณและการแปลงค่าอุณหภูมิที่แม่นยำ
หนึ่งในข้อดีของการใช้สเกลเคลวินคือการกำจัดอุณหภูมิลบ เนื่องจากไม่มีค่าลบในสเกลเคลวิน ซึ่งทำให้ง่ายต่อการทำงานกับอุณหภูมิแตกต่างกันและการทำการคำนวณที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ นอกจากนี้ สเกลเคลวินถูกใช้อย่างแพร่หลายในงานวิจัยและการทดลองทางวิทยาศาสตร์ เนื่องจากมันให้หน่วยการวัดอุณหภูมิที่สอดคล้องและถูกยอมรับทั่วโลก
ต้นกำเนิด:
สเกลเคลวิน หรือที่รู้จักกันในนามของสเกลอุณหภูมิสัมบูรณ์ ได้รับชื่อจากนักฟิสิกส์ชาวสก็อตแลนด์ วิลเลียม ทอมสัน บารอน เคลวิน ลอร์ด เคลวิน ได้มีส่วนสำคัญในการพัฒนาด้านเทอร์โมดินามิกส์และเป็นผู้บุกเบิกในการศึกษาเกี่ยวกับความร้อนและพลังงาน เขาเสนอแนวคิดของสเกลอุณหภูมิสัมบูรณ์ที่จะวัดอุณหภูมิที่ต่ำที่สุดที่เรียกว่าศูนย์สัมบูรณ์
งานของลอร์ดเคลวินเกี่ยวกับแนวคิดของศูนย์อุณหภูมิสมบูรณ์นำไปสู่การพัฒนาของเกลวินสเกล เกลวินสเกลมีพื้นฐานบนความคิดว่าอุณหภูมิสัมพันธ์โดยตรงกับพลังงานเฉลี่ยของอนุภาคในสาร ศูนย์อุณหภูมิสมบูรณ์หรือศูนย์เคลวินเป็นจุดที่การเคลื่อนที่ของโมเลกุลทั้งหมดหยุดลง ถูกกำหนดเป็น 0 เคลวิน (0 K) เกลวินสเกลเป็นเกลไซเอ็นที่ไม่ใช้จุดอ้างอิงที่เป็นค่าอาร์บิทรารีเช่นเกลเซียสหรือเฟรนไฮต์
สเกลเคลวินถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในงานวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม โดยเฉพาะในสาขาเช่นฟิสิกส์ เคมี และเทอร์โมไดนามิกส์ สเกลเคลวินเป็นสเกลอุณหภูมิหลักที่ใช้ในงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์และมักถูกนำมาใช้ในการคำนวณที่เกี่ยวข้องกับกฎของแกโส สมการเทอร์โมไดนามิกส์ และหลักการวิทยาศาสตร์อื่น ๆ สเกลเคลวินถือว่ามีความแม่นยำและแม่นยำกว่าสเกลอุณหภูมิอื่น ๆ เนื่องจากมันเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติพื้นฐานของสสาร
อ้างอิงทั่วไป:
อุณหภูมิสุดยอด, 0K
จุดหลอมของน้ำแข็ง 273.15K
วันฤดูร้อนอบอุ่นในอากาศที่เป็นสมดุลย์ 295K
อุณหภูมิปกติของร่างกายมนุษย์, 310K
จุดเดือดของน้ำที่ 1 ออทโมสเฟียร์ คือ 373.15K
การใช้งาน:
เคลวินเป็นหน่วยการวัดที่ใช้ในสาขาเทอร์โมดินามิกส์และอุณหภูมิ มาตราเคลวินเป็นมาตราอุณหภูมิแบบสมบูรณ์ หมายความว่ามันเริ่มต้นที่ศูนย์เต็มที่ จุดที่เคลื่อนที่ของโมเลกุลทั้งหมดหยุดลง
เคลวิน (Kelvin) ถูกใช้งานอย่างแพร่หลายในบริบททางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมที่ต้องการการวัดอุณหภูมิที่แม่นยำ เคลวินมีประโยชน์มากในสาขาต่างๆ เช่น ฟิสิกส์ เคมี และวิทยาศาสตร์วัสดุ ที่ต้องการควบคุมและวัดอุณหภูมิอย่างแม่นยำ เกลียวเคลวิน (Kelvin scale) มักถูกใช้ในงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์ การทดลองในห้องปฏิบัติการ และกระบวนการอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิสูงหรือต่ำมาก เช่น คริโอเจนนิคส์ หรือการทดสอบวัสดุที่อุณหภูมิสูง
ทำไมคุณไม่สามารถได้ค่าเคลวินลบได้?:
เคลวินเป็นหน่วยการวัดอุณหภูมิในระบบหน่วยสากล (SI) นั้นเป็นเกณฑ์อุณหภูมิแบบสมบูรณ์ซึ่งหมายความว่าเริ่มต้นที่ศูนย์สมบูรณ์ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่ต่ำที่สุดที่เป็นไปได้ ศูนย์สมบูรณ์ซึ่งกำหนดเป็น 0 เคลวิน (K) หรือ -273.15 องศาเซลเซียส (°C) เกณฑ์เคลวินเป็นอิงค์บนพฤติกรรมของก๊าซ ที่อุณหภูมิสัมพันธ์ตรงกับพลังงานเคลื่อนที่เฉลี่ยของอนุภาค
เหตุผลที่คุณไม่สามารถมีค่าเคลวินลบได้เกิดจากแนวคิดของอุณหภูมิเอง อุณหภูมิเป็นการวัดพลังงานความร้อนของระบบและแสดงถึงทิศทางที่ความร้อนไหลไป ที่อุณหภูมิสูงสุดเท่ากับศูนย์แอบโศก อนุภาคในระบบจะมีพลังงานขั้นต่ำที่สุดและอยู่ในสถานะการเคลื่อนที่ที่ต่ำที่สุด ดังนั้น ไม่มีระดับพลังงานที่ต่ำกว่าศูนย์แอบโศกที่จะถึงได้ และไม่สามารถเป็นไปได้ทางกายภาพที่ระบบจะมีพลังงานน้อยกว่าศูนย์แอบโศก
ในพื้นฐานแล้ว ค่าเคลวินลบจะแสดงถึงระบบที่มีพลังงานความร้อนน้อยกว่าศูนย์ ซึ่งขัดแย้งกับหลักการพื้นฐานของเทอร์โมไดนามิกส์ ดังนั้น สเกลเคลวินไม่ขยายตัวไปสู่ค่าลบ สำคัญที่จะระบุว่าอุณหภูมิลบมีอยู่ในสเกลอุณหภูมิอื่น ๆ เช่น องศาเซลเซียสและองศาฟาเรนไฮต์ แต่สเกลเหล่านี้ไม่ใช่สเกลสัมบูรณ์และไม่แสดงคุณสมบัติทางกายภาพเดียวกับสเกลเคลวิน
ทำไมเคลวินถูกอ้างอิงว่า K และไม่ใช่ °K ครับ:
การเลือกตัวย่อนี้เกิดจากความเป็นจริงที่เคลวินเป็นเกณฑ์อุณหภูมิสมบูรณ์ โดยที่ศูนย์เคลวิน (0 K) แทนจุดเย็นสุดสังเคราะห์ ซึ่งเป็นจุดที่การเคลื่อนที่ของโมเลกุลทั้งหมดหยุดลง ต่างจากเกณฑ์เซลเซียสและฟาเรนไฮต์ที่มีจุดศูนย์ที่ไม่มีความหมาย สเกลเคลวินเป็นเกณฑ์อุณหภูมิเทอร์โมไดนามิกสมบูรณ์
โดยการละเว้นสัญลักษณ์องศา เน้นให้เห็นว่าเคลวินไม่ใช่องศาแต่เป็นหน่วยการวัดเอง แทนที่จะแสดงถึงความร้อนแบบองศา และแทนที่จะใช้สัญลักษณ์ "°K" สำหรับเคลวิน นั่นเป็นผลมาจากการใช้กฎเกณฑ์ของ SI ที่สงวนสัญลักษณ์องศาสำหรับเครื่องวัดอุณหภูมิแบบสัมพัทธภาพ การแบ่งแยกนี้เน้นให้เห็นถึงความสมบูรณ์ของเกลไวน์และการอ้างอิงถึงศูนย์สมบัติ
อะไรเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสุดยอด (0K) บ้าง?:
ที่อุณหภูมิสุดท้ายหรือที่เรียกว่าศูนย์เคลวิน (0K) หรือ -273.15 องศาเซลเซียส อุณหภูมิจะอยู่ในจุดที่ต่ำที่สุดของมัน ในอุณหภูมิสุดสุดนี้ พลังงานจลาจลของอะตอมและโมเลกุลจะลดลงไปสู่ขั้นต่ำที่สุด ทำให้พวกเขาหยุดเคลื่อนที่ทั้งหมด และสิ่งของกลายเป็นนิ่งเสียเท่าที่จะเป็นได้
ที่อุณหภูมินี้จะเกิดปรากฏการณ์ที่น่าทึ่งหลายอย่าง หนึ่งในนั้นคือการขาดของพลังงานความร้อนอย่างสมบูรณ์ โดยที่ไม่มีการเคลื่อนที่ของโมเลกุล จึงไม่มีการส่งผ่านความร้อนจากวัตถุหนึ่งไปยังอีกวัตถุหนึ่ง การขาดของพลังงานความร้อนนี้มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อคุณสมบัติทางกายภาพต่างๆ ตัวอย่างเช่น วัสดุจะเป็นอย่างหนาแน่นและความต้านทานทางไฟฟ้าของพวกเขาจะลดลงถึงศูนย์ นอกจากนี้ ก๊าซจะเป็นของเหลวและของเหลวจะแข็งตัว เนื่องจากขาดการเคลื่อนที่ของโมเลกุลทำให้ไม่สามารถรักษาสถานะของของเหลวได้
นักวิทยาศาสตร์ไม่เคยสามารถบรรลุศูนย์องศาแบบแท้ในการปฏิบัติจริงได้เนื่องจากเป็นแนวคิดที่เป็นไอเดียลที่สมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม โดยการทำให้สารเย็นถึงอุณหภูมิที่ต่ำมาก พวกเขาสามารถสังเกตและศึกษาผลกระทบของการเข้าใกล้ศูนย์องศาแบบแท้ได้ การทดลองเหล่านี้ได้ให้ข้อมูลที่มีคุณค่าเกี่ยวกับพฤติกรรมของสารและได้นำไปสู่การพัฒนาเทคโนโลยีเช่นซูเปอร์คอนดักเตอร์และบอส-อินสไตน์คอนเดนเซต