kelvin

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CelsiusKelvinThermometer.jpg

O kelvin (símbolo: K) é o nome da unidade de base do Sistema Internacional de Unidades (SI) para a grandeza temperatura termodinâmica. O kelvin é a fração 1/273,16 da temperatura termodinâmica do ponto triplo da água, ou seja, é definido de tal modo que o ponto triplo da água é exactamente 273,16 K..[1] É uma das sete unidades de base do SI, muito utilizada na Física e Química. É utilizado para medir a temperatura absoluta de um objeto, com zero absoluto sendo 0 K, muitas vezes sendo usado em conjunto com o grau Celsius , que tem a mesma ordem de grandeza.

A escala kelvin recebeu este nome em homenagem ao físico e engenheiro irlandês William Thomson, que se tornou o primeiro Lorde Kelvin quando foi feito par do Reino Unido, que escreveu sobre a necessidade de uma " escala termométrica absoluta "

História[editar | editar código-fonte]

Lord Kelvin

A escala kelvin foi proposta em 1854 pelo fisico irlandês William Thomson, conhecido como Lord Kelvin, que escreveu em seu artigo, On an Absolute Thermometric Scale, a necessidade de uma escala em que " frio infinito " ( zero absoluto) fosse o ponto nulo da escala. Thomson calculou que o zero absoluto é equivalente a -273 °[2] . Esta escala absoluta é conhecida hoje como a escala de temperatura termodinâmica kelvin.

Em 1954, a Resolução 3 da 10 ª Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM) deu a Escala Kelvin sua definição moderna , designando o ponto triplo da água como seu segundo ponto de definição e atribuiu a sua temperatura exatamente 273,16 kelvin[3] .

Em 1967/1968 Resolução 3 da 13 ª CGPM renomeou o incremento da unidade de temperatura termodinâmica " kelvin " , símbolo K , substituindo " grau kelvin " , símbolo ° K[4] . Além disso , sentiu-se útil definir explicitamente a magnitude do incremento de unidade, a 13 ª CGPM também realizada na Resolução 4, que " o kelvin, unidade de temperatura termodinâmica , é igual à fração 1/273.16 da temperatura termodinâmica do ponto triplo da água "[5] .

Em 2005, o Comité Internacional de Pesos e Medidas ( CIPM ) , uma comissão do CGPM , afirmou que com o objectivo de delinear a temperatura do ponto triplo da água , a definição da escala de temperatura termodinâmica kelvin remete à água com uma composição isotópica especificada como VSMOW[6] .

Definição[editar | editar código-fonte]

O zero absoluto, na escala Kelvin, é a temperatura mais baixa que um sistema pode atingir. É a temperatura no vácuo e é a mais baixa com sentido físico. Uma das temperaturas mais baixas já atingidas em laboratório foi de 4 Kelvin. Nessa temperatura, o hélio torna‑se líquido[7] .

O símbolo para o kelvin é sempre um K maiúsculo e nunca é escrito em itálico. Há um espaço entre a grandeza numérica e o símbolo da unidade (por exemplo, " 99,987 K " ).

A palavra "kelvin" (nome da unidade) é escrita com inicial minúscula (exceto no princípio das frases), igualmente de acordo com a normas do SI; escreve-se em português com "k" inicial, de acordo com a norma ortográfica que o permite para estrangeirismos aportuguesados — as formas plenamente aportuguesadas "quélvim" e "quélvine" não são usadas, ainda que reflita a pronúncia habitual em português.

Enquanto unidade do SI, o kelvin não deve ser precedido pelas palavras grau ou graus ou o símbolo °, como em grau Celsius ou Fahrenheit. Isto acontece porque estas são escalas de medição, enquanto o kelvin é uma unidade de medição. A omissão de "grau" também indica que não é relativo a um ponto de referência arbitrária como as escalas Celsius e Fahrenheit, mas sim uma unidade absoluta de medida que pode ser manipulada algebricamente (por exemplo, multiplicado por dois para indicar o dobro da quantidade de " energia média ", disponível entre graus de liberdade elementares do sistema ) .

Usos Práticos[editar | editar código-fonte]

Na ciência e na engenharia, graus Celsius e Kelvin são frequentemente utilizados simultaneamente no mesmo artigo, esta prática é permitida porque o grau Celsius é um nome especial para o kelvin para expressar temperaturas Celsius e a magnitude do grau Celsius é exatamente a mesma do kelvin[8] .

Na eletrônica, o kelvin é usado como um indicador de quão barulhento um circuito é em relação a um nível de ruído final, ou seja, a temperatura de ruído. O chamado ruído Johnson-Nyquist de resistências discretas e capacitores é um tipo de ruído térmico derivado a partir da constante de Boltzmann e pode ser utilizado para determinar a temperatura de ruído de um circuito usando a fórmula de Friis para ruído.

O kelvin é também utilizado como unidade de medida da temperatura de cor, que expressa a aparência de cor da luz emitida pela fonte de luz, que está baseada na relação entre a temperatura de um material hipotético e padronizado, conhecido como "corpo negro radiador", e a distribuição de energia da luz emitida à medida que a temperatura do corpo negro é elevada a partir do zero absoluto.

Conversão de unidades de temperatura[editar | editar código-fonte]

Fórmulas de conversão de temperaturas em kelvin
Conversão de para Fórmula
kelvin grau Fahrenheit °F = K × 1,8 - 4598,89
grau Fahrenheit kelvin K = (°F + 459,67) / 1,8
kelvin grau Celsius °C = K - 273,15
grau Celsius kelvin K = °C + 273,15
kelvin rankine °Ra = K × 1,8
rankine kelvin K = °Ra / 1,8
kelvin réaumur °Ré = (K - 273,15) × 0,8
réaumur kelvin K = °Ré × 1,25 + 273,15

Referências

  1. IUPAC Compendium of Chemical Terminology, Electronic version, kelvin. Disponível em: <http://goldbook.iupac.org/K03374.html>. Acesso em: 8 mai. 2008.
  2. Thomson, William (October 1848). "On an Absolute Thermometric Scale".Philosophical Magazine. Retrieved 2008-02-06.
  3. "Resolution 3: Definition of the thermodynamic temperature scale"Resolutions of the 10th CGPM. Bureau International des Poids et Mesures. 1954. Retrieved 2008-02-06.
  4. "Resolution 3: SI unit of thermodynamic temperature (kelvin)"Resolutions of the 13th CGPM. Bureau International des Poids et Mesures. 1967. Retrieved 2008-02-06.
  5. Resolution 4: Definition of the SI unit of thermodynamic temperature (kelvin)".Resolutions of the 13th CGPM. Bureau International des Poids et Mesures. 1967. Retrieved 2008-02-06.
  6. "Unit of thermodynamic temperature (kelvin)"SI Brochure, 8th edition. Bureau International des Poids et Mesures. 1967. pp. Section 2.1.1.5. Retrieved 2008-02-06.
  7. Lauricella, Arduíno Francesco, "Fundamentos da termodinâmica" ‑São Paulo: Editora Sol, 2013
  8. "Units with special names and symbols; units that incorporate special names and symbols"SI Brochure, 8th edition. Bureau International des Poids et Mesures. 2006. pp. Section 2.2.2, Table 3. Retrieved 2008-02-06.

Ver também[editar | editar código-fonte]