Kelvin-Skala (absolute Skala) - Definition
Kelvin-Skala (absolute Skala) - Definition
Die Kelvin-Skala (absolute Skala) ist eine absolute Temperaturskala, die auf dem absoluten Nullpunkt basiert, dem theoretischen Punkt, an dem jede thermische Mobilität von Molekülen und Atomen aufhört. Sie ist ein grundlegendes Bezugssystem in der Thermodynamik und der Physik, da ihr Ausgangspunkt, 0 K, der kleinstmöglichen kinetischen Energie der Moleküle entspricht und sie somit ein von den Materialeigenschaften des Bezugsstoffs unabhängiger Maßstab ist.
Die Definition der Kelvin-Skala beruht auf dem zweiten Grundsatz der Thermodynamik und ist auf den Tripelpunkt und Wasser normiert, der auf genau 273,16 K festgelegt ist. Die Einheit der Maßstäbe ist das Kelvin (K), das die gleiche Größenordnung wie das Grad Celsius hat, aber im Gegensatz zu der Celsius-Skala und der Fahrenheit-Skala keine negativen Werte enthält, was eine konsistente Handhabung der Temperatur bei Berechnungen im Zusammenhang mit [perfekten Gasen](/de/news/library-articles/page/68960 /), chemischen Reaktionen und kryogenen Prozessen ermöglicht.
Die Kelvin-Skala wird in Wissenschaft und Technik verwendet, wo die genaue Bestimmung der Temperatur für die Analyse von Phänomenen im Zusammenhang mit der Wärmeleitfähigkeit, der Wärmestrahlung und den Eigenschaften von Materialien unter extremen Bedingungen entscheidend ist. In der Theorie der Strahlung perfekter Körper bestimmt die Temperatur auf der Kelvin-Skala die Wellenlänge des Emissionsmaximums der elektromagnetischen Strahlung nach dem Wien'schen Gesetz und die gesamte Emissionsleistung des Schwarzen Körpers nach dem Stefan-Boltzmann-Gesetz.
In der thermischen Metrologie und in thermischen Präzisionsmesssystemen wird die Kelvin-Skala als Referenz in dem SI-System verwendet und bietet eine einheitliche und international anerkannte Grundlage für die Bestimmung von Temperaturen in einem weiten Bereich von Nanokelvin in Bose-Einstein-Kondensat-Experimenten bis zu Millionen Kelvin in Plasmaphysik und Fusionsforschung Kernfusion.
In der Werkstofftechnik und -mechanik wird Kelvin verwendet, um den Einfluss der Temperatur auf die thermische Ausdehnung, die strukturelle Festigkeit und die elektronischen Eigenschaften von Halbleitern zu bestimmen, wobei die genaue Temperaturbestimmung auf absoluten Maßstäben für die Modellierung von Wärmetransportprozessen und thermischen Effekten in mikro- und nanotechnologischen Strukturen unerlässlich ist.
Durch eine Änderung der Definition des Kelvin auf der Grundlage physikalischer Grundkonstanten wurde eine Verbindung zwischen der Einheit und dem Wert der Boltzmann-Konstante hergestellt, die eine Unabhängigkeit von den Materialeigenschaften der Referenzsubstanz ermöglicht und die Präzision thermometrischer Messungen in der wissenschaftlichen Forschung und bei industriellen Anwendungen erhöht.
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