Kelvin

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Unidades de medida
Tempo segundo · minuto · hora · dia · semana · quinzena · mês (bimestre · trimestre · quadrimestre · semestre) · ano (biênio · triênio · quadriênio · quinquênio · década · século · milênio) · ano sideral
Comprimento metro (nanómetro · micrômetro · quilômetro · angstrom) · unidade astronômica · ano-luz · parsec · polegada · pé · jarda · milha · milha náutica · légua · braça
Área metro quadrado (hectare · are · barn · shed) · acre · alqueire · polegada quadrada · pé quadrado
Volume metro cúbico (litro) · galão · barril · pinto · quarto · onça · gill · xícara · colher
Massa quilograma (grama · tonelada)  · unidade de massa atomica (dalton) · libra  · quilate  · arroba · saca · onça · grão
Quantidade de substância mol
Temperatura termodinâmica kelvin · grau Celsius · grau Fahrenheit · rankine
Eletricidade ampere · coulomb · volt · ohm · joule · elétron-volt · caloria · watt-hora · BTU · siemens · Condutância elétrica
Intensidade luminosa candela
Velocidade metro por segundo · quilômetro por hora · milha por hora · nó · pés por segundo · radiano por segundo · rpm
Ângulos plano e sólido e fase radiano · grau · minuto · segundo · grado · esferorradiano
Frequência hertz
Pressão pascal (bar) · psi · atmosfera · milímetro de mercúrio · torr
Força newton (dina) · quilograma-força · libra-força
Torque newton-metro
Potência watt (erg) · cavalo-vapor · horse power · volt-ampere reativo
Capacitância farad
Indutância henry
Fluxo magnético e luminoso weber (maxwell) · tesla (gauss) · lúmen · lux
Atividade catalítica katal
Atividade de radionuclídeos becquerel · curie
Dose absorvida e equivalente gray sievert
Massa específica (densidade) quilograma por metro cúbico
Viscosidade cinemática e dinâmica metro quadrado por segundo (stokes) pascal segundo (poise)
Aceleração metro por segundo ao quadrado (gal) · pés por segundo ao quadrado · aceleração da gravidade
Razão porcentagem · parte por milhão
Escala logarítmica decibel (bel) · neper
Informação bit · byte
v d e

O kelvin (símbolo: K) é a 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 exatamente 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.

A escala kelvin recebeu este nome em homenagem ao físico e engenheiro irlandês William Thomson (1824–1907), 1º barão Kelvin, que escreveu sobre a necessidade de uma "escala termométrica absoluta".

Diferentemente do grau Fahrenheit e do grau Celsius, o kelvin não é referido nem escrito como um grau. O kelvin é a unidade primária de medida de temperatura nas ciências físicas, mas é frequentemente usado em conjunção com o grau Celsius, que tem a mesma magnitude.

A escala kelvin foi proposta em 1848 por William Thomson (Lorde 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 °C.^[2] Esta escala absoluta é conhecida hoje como a escala de temperatura termodinâmica kelvin.

Em 1954, a Resolução 3 da décima Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM) deu à 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, considerou-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 Vienna Standard Mean Ocean Water.^[6]

O zero absoluto, na escala kelvin, é a temperatura de menor energia de um sistema, no entanto nenhum sistema pode ser arrefecido até tal temperatura. Uma das temperaturas mais baixas já atingidas em laboratório foi de 4 K. 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 pelo símbolo °, como em grau Celsius e grau 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).

Até 2005 a temperatura mais baixa obtida para um condensado Bose-Einstein era de 450 pK, ou 0,00000000045 K, obtida por Wolfgang Ketterle e colegas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts.^[8] A mais baixa temperatura já obtida foi de 100 pK, durante uma experiência de ordenação magnética nuclear em 1999 no Laboratório de Baixas Temperaturas da Universidade de Tecnologia de Helsinque.^[9]

Recentemente foram feitos experimentos em 2012 onde foi possível ultrapassar o zero absoluto, uma coisa que até então se acreditava ser impossível. Para chegar a esse resultado, cientistas da Universidade Ludwig Maximilian, na Alemanha, criaram um gás quântico com átomos de potássio alinhados de maneira específica com a ajuda de lasers e campos magnéticos. Assim, quando os campos magnéticos foram rapidamente ajustados, os átomos passaram de um estado de baixa energia para um estado com o mais alto nível de energia possível. Essa transição, aliada ao fato de que os átomos continuaram em ordem graças ao feixe laser, fez com que a temperatura do gás ultrapassasse alguns bilionésimos de graus abaixo da temperatura de zero absoluto (-273,15° C). O físico teórico Achim Rosch, da Universidade de Colônia, na Alemanha, calcula que, em um sistema como esse, os átomos abaixo do zero absoluto passam a flutuar em vez de serem puxados pela gravidade. Outra peculiaridade desse gás é que ele passa a se comportar de maneira semelhante à da energia escura, força que ainda é considerada como um dos mistérios ainda não resolvidos da física e que tem papel fundamental na expansão do universo, já que desafia a gravidade que tenta fazer o universo voltar para o seu centro.^[10][11]

Por razões históricas, é comum expressar a temperatura termodinâmica ${\displaystyle T}$ como a diferença entre essa temperatura e o ponto de congelamento da água ${\displaystyle T_{0}}$. Essa diferença é igual à temperatura Celsius ${\displaystyle t}$, que é definida por:

${\displaystyle t=T-T_{0}}$.

Uma vez que a magnitude do kelvin é igual à magnitude do grau Celsius, um intervalo de temperatura pode ser expresso em kelvins ou em graus Celsius.^[12]

Na eletrônica, o kelvin é usado para expressar 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.^{[carece de fontes?]}

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.^{[carece de fontes?]}

Devido à definição formal de temperatura em termodinâmica, temperaturas abaixo do zero absoluto são possíveis, mas correspondem a temperaturas mais quentes do que temperaturas positivas.^[13][14][15]

• grau Celsius
• grau Fahrenheit
• Rankine
• Réaumur
• Termômetro
• Temperatura
• Ponto triplo
• Zero absoluto