Kelvin

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Le kelvin (symbole K, du nom de Lord Kelvin) est l'unité SI de température thermodynamique. Par convention, les noms d'unité sont des noms communs et s'écrivent en minuscule (« kelvin » et non « Kelvin »). Le kelvin est la fraction 1/273, 16 de la température thermodynamique du point triple de l'eau (HO), et une variation de température de est équivalente à une variation de . Toutefois, à la différence du degré Celsius, le kelvin est une mesure ab
Kelvin

Le kelvin (symbole K, du nom de Lord Kelvin) est l'unité SI de température thermodynamique. Par convention, les noms d'unité sont des noms communs et s'écrivent en minuscule (« kelvin » et non « Kelvin »). Le kelvin est la fraction 1/273, 16 de la température thermodynamique du point triple de l'eau (HO), et une variation de température de est équivalente à une variation de . Toutefois, à la différence du degré Celsius, le kelvin est une mesure absolue de la température qui a été introduite grâce au troisième principe de la thermodynamique. La température de 0 K est égale à et correspond au zéro absolu (le point triple de l'eau est donc à la température +0, 01°C). N'étant pas une mesure relative, le kelvin n'est jamais précédé du mot « degré » ni du symbole « ° », contrairement aux degrés Celsius ou Fahrenheit. À l'origine, en 1954 (10 CGPM, résolution 3, CR 79), le kelvin s'appelait le « degré Kelvin », et s'écrivait alors °K. Le « degré » fut supprimé lors de la 13 CGPM, en 1967 (résolution 3, CR 104) et son symbole devint K.

Conversion vers les autres unités

- kelvins en degrés Celsius : K = °C + 273, 15
- degrés Celsius en kelvins : °C = K - 273, 15
- kelvins en degrés Fahrenheit : K = (°F + 459, 97) / 1, 8 gtp
- degrés Fahrenheit en kelvins : °F = K × 1, 8 − 449, 67.

Construction et conséquence de l'unité Kelvin

La fraction 1/273, 16 est due au choix du point triple de l'eau comme point de référence, et à la volonté de définir une unité de température permettant de retrouver les intervalles de températures usuels associés aux anciennes échelles de température. Quoique la définition officielle du degré Celsius soit basée sur celle du kelvin, ce dernier a été établi postérieurement. Historiquement les points de référence choisis pour construire les échelles de température étaient la température de congélation de l'eau, qui définit le zéro, et la température d'ébullition, fixée à 100. Ces deux points définissaient ainsi une échelle centigrade dont le pas est un centième de la différence de température entre ces deux points. Cette échelle de température a longtemps été confondue avec l'échelle Celsius. La notion de température thermodynamique, et implicitement celle de température absolue, introduit la notion de zéro absolu, rendant inutile la référence à deux points. Un seul point fixe de référence suffit. Le point triple de l'eau, c'est-à-dire les conditions dans lesquelles coexistent les trois états (liquide, solide et gazeux) de l'eau, est un point de température et de pression invariantes (variance nulle). Il constitue donc un point fixe fondamental de référence, plus stable que la température de congélation, par exemple, qui varie avec la pression. Ayant adopté ce point de référence, il reste à définir la variation ou l'intervalle d'un kelvin qui est la suivante : Le kelvin est la fraction 1/273, 16 de la température thermodynamique du point triple de l'eau. Celle-ci devient en retour la référence de la définition du degré Celsius, qui devient suite à cette réforme une unité dérivée du système internationale : l'unité de température Celsius est égale à l'unité de température kelvin par définition, tout intervalle de température ayant la même valeur numérique dans les deux unités. En revanche, du fait de ce choix d'unité, la température de fusion de l'eau à la pression atmosphérique n'est plus de mais de . Néanmoins ce choix menant à un écart très faible avec la valeur 100, il permet de maintenir les définitions courantes des points de fusion et de congélation de l'eau sous pression atmosphérique : respectivement et approximativement . En toute rigueur seule l'échelle centigrade, obsolète, attribue encore la valeur exacte 100 à la température de ce point de fusion. En 2005, la définition a été raffinée en spécifiant la composition isotopique de l’eau dont le point triple est utilisé :
- 0, 000 155 76 mole de H par mole de H
- 0, 000 379 9 mole de O par mole de O
- 0, 002 005 2 mole de O par mole de O Cette composition est celle du matériau de référence de l’Agence internationale de l’énergie atomique (AIÉA) connu sous le nom de "Vienna Standard Mean Ocean Water" (VSMOW), tel que recommandé par l’Union internationale de chimie pure et appliquée (UICPA) dans J. R. de Laeter, J. K. Böhlke, P. De Bièvre, H. Hidaka, H. S. Peiser, K. J. R. Rosman, et P. D. P. Taylor (2003), , Pure and Applied Chemistry, Vol. 75, No. 6, pp. 683–800.

Multiples du kelvin

Notes et références

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Sujets connexes
Degré Celsius   Degré centigrade   Deutérium   Eau   Fahrenheit   Isotope   Point triple   Protium   Température   Thermodynamique   Troisième principe de la thermodynamique   Union internationale de chimie pure et appliquée   Variance (thermodynamique)   William Thomson   Zéro absolu  
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