Historia de Kelvin

La unidad kelvin se diseñó para que un cambio de $ 1 \ \ text {K} $ corresponda a un cambio de $ 1 \ ^ \ circ \ text {C} $ . Esto tiene sentido porque la gente trabajaba en grados Celsius en ese momento. Kelvin acaba de darse cuenta de que la escala Celsius no puede bajar arbitrariamente negativamente. Se detuvo en $ - 273.15 \ ^ \ circ \ text {C} $ .

La idea era entonces hacer una nueva escala, la escala Kelvin que tiene las mismas gradaciones que la escala Celsius (por compatibilidad con la escala existente) pero con la propiedad de que $ 0 \ \ text {K} $ corresponde a esta temperatura $ - 273.15 \ ^ \ circ \ text {C} $ especial. En otras palabras, no es una coincidencia sino que el kelvin se definió históricamente para que las dos escalas tuvieran la misma gradación.

Existe un poco de confusión con respecto al punto triple del agua ( $ 273.16 \ \ text {K} $ o $ 0.01 \ ^ \ circ \ text {C} $ ) y el punto de congelación del agua a presión estándar ( $ 273.15 \ \ text {K} $ o $ 0.00 \ ^ \ circ \ text {C} $ ). Déjame aclarar.

La escala Celsius o Centígrados se definió históricamente de la siguiente manera. $ 0 \ ^ \ circ \ text {C} $ se definió como la temperatura (medida con, por ejemplo, un termómetro de mercurio) a la cual el agua (a presión atmosférica estándar : $ 101 \, 325 \ \ text {Pa} $ ) se congela. Se eligió $ 100 \ ^ \ circ \ text {C} $ para ser la temperatura (a presión estándar) a la que hervía el agua. Por lo tanto, un grado Celsius es una gradación de temperatura (medida con un termómetro de mercurio, por ejemplo) equivalente a $ \ frac {1} {100} $ de la diferencia de temperatura entre los puntos de congelación y ebullición del agua a presión estándar.

Ya en el $ 17 ^ {\ text {th}} $ siglo los científicos comenzaron a comprender que la escala Celsius no ir infinitamente negativo. De hecho, el valor en el que se detendría la escala Celsius podría calcularse y medirse y se encontró que ocurría alrededor de $ - 273 \ ^ \ circ \ text {C} $ span >. Me parece que un mayor refinamiento de los experimentos de laboratorio encontró que la temperatura era $ - 273.15 \ ^ \ circ \ text {C} $ . Es decir, si comenzaste en el punto de congelación del agua $ (0 \ ^ \ circ \ text {C}) $ y descendiste en $ 273.15 $ de las gradaciones descritas anteriormente, llegaría al cero absoluto.

Vale, todavía no hemos definido rigurosamente el kelvin. En 1967 la gente quiso dar buenas definiciones a las unidades. El punto de congelación del agua era un mal punto de referencia físico porque dependía de que el agua estuviera a presión atmosférica. Pero la presión varía con el clima y la elevación en la Tierra, por lo que diferentes laboratorios podrían calibrar sus termómetros de manera diferente según esta métrica. Sin embargo, la temperatura del punto triple del agua no es ambigua (al menos con respecto a la presión) porque solo ocurre cuando la presión está en el valor correcto. El punto triple del agua ocurre en $ 0.01 \ ^ \ circ \ text {C} $ . Así, en 1967 se resolvió definir el kelvin como $ \ frac {1} {273.16} $ de la temperatura del punto triple del agua. Esto establece 1) $ 0 \ \ text {K} $ para que sea el cero absoluto como se desea, 2) asegura que las gradaciones de Kelvin se refieran a una cantidad de referencia física decente y 3 ) tiene el efecto de que las gradaciones de la escala Kelvin son exactamente las mismas que las gradaciones de la escala Celsius.

Dejaré la respuesta aquí por ahora. Ver A Peruzzi 2018 J. Phys .: Conf. Ser. 1065 12011: Sobre la redefinición del kelvin para obtener detalles sobre la redefinición del kelvin que entró en vigor el mes pasado.

Los Kelvin tampoco son tan naturales;o más bien, son tan arbitrarios como Celsius.Necesita otra cantidad arbitraria, la constante de Boltzmann, para que la unidad de temperatura funcione con las otras unidades físicas.