Kelvin

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Kelvin
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Unidad de temperatura de la escala científica de unidades básicas del sistema internacional creada por Lord Kelvin, simbolizada con la letra K.

El kelvin (anteriormente llamado «grado Kelvin»), simbolizado con la letra mayúscula K, es la unidad de temperatura de la escala absoluta creada en el año 1848 por el científico británico Lord Kelvin (William Thomson, 1824-1907). Esta no es una escala arbitraria; su cero se sitúa en el punto de temperatura mínima posible, allí donde los átomos y las moléculas estarían en reposo. Este punto se corresponde aproximadamente con –273 °C (grados Celsius), es decir, el intervalo de un grado de la escala Kelvin es el mismo que el de la escala de los grados Celsius, de modo que para pasar una temperatura en grados Celsius a la escala absoluta basta con sumar 273.

Escala Kelvin o absoluta

Es una de las unidades del Sistema Internacional de Unidades y corresponde a una fracción de 1/273,16 partes de la temperatura del punto triple del agua. Se representa con la letra K, y nunca «°K». Actualmente, su nombre no es el de «grados kelvin», sino simplemente «kelvin».

Coincidiendo el incremento en un grado Celsius (°C) con el de un kelvin (K), su importancia radica en el 0 de la escala: la temperatura de 0 K es denominada «cero absoluto» y corresponde al punto en el que las moléculas y átomos de un sistema tienen la mínima energía térmica posible. Ningún sistema macroscópico puede tener una temperatura inferior.

Uso

A la temperatura medida en kelvin se le llama «temperatura absoluta» y es la escala de temperaturas que se usa en ciencia, especialmente en trabajos de Física o Química. Lo ventajoso de usar K en vez de ºC ó ºF es que no existen valores negativos, como sí los hay en °C o en el °F.

Muestra de diferencia de valores de las temperaturas en las escalas, y kelvin.

También en iluminación de vídeo y cine se utilizan los kelvin como referencia de la temperatura de color. Cuando un cuerpo negro es calentado emitirá un tipo de luz según la temperatura a la que se encuentra. Por ejemplo, 1600 K es la temperatura correspondiente a la salida o puesta del Sol. La temperatura del color de una lámpara de filamento de tungsteno corriente es de 2800 K. La temperatura de la luz utilizada en fotografía y artes gráficas es 5000 K y la del sol al mediodía con cielo despejado es de 5200 K. La luz de los días nublados es más azul, y es de más de 6000 K.

Factores de conversión

La escala Kelvin o absoluta es la misma escala «centígrada» de los grados Celsius pero desplazada –273°. Así que para pasar de la escala Celsius a la escala Kelvin, bastará con sumar 273 a la temperatura obtenida en la escala Celsius:

T[K] = tC[°C] + 273,15

Y para pasar a la escala celsius a partir de la escala Kelvin sólo tendremos que restar a ésta 273.

tc[°C] = T[K] - 273,15

No obstante, una diferencia de temperatura tiene el mismo valor en ambas escalas.

T1[K] – T2[K] = tC1[°C] – tC2[°C]

ΔT[K] = ΔtC [°C]

Ejemplos de temperaturas notables:

Múltiplos del SI

A continuación una tabla de los múltiplos y submúltiplos del Sistema Internacional de Unidades.

Múltiplos del Sistema Internacional para kelvin (K)
Submúltiplos
Múltiplos
Valor
Símbolo
Nombre
Valor
Sómbolo
Nombre
10–1 K dK
decikelvin
101 K
daK
decakelvin
10–2 K
ck
centikelvin
102 K
hK
hectokelvin
10–3 K
mK
milikelvin
103 K
kK
kilokelvin
10–6 K
µK
microkelvin
106 K
MK
megakelvin
10–9 K
nK
nanokelvin
109 K
GK
gigakelvin
10–12 K
pK
picokelvin
1012 K
TK
terakelvin
10–15 K
fK
femtokelvin
1015 K
PK
petakelvin
10–18 K
aK
attokelvin
1018 K
EK
exakelvin
10–21 K
zK
zeptokelvin
1021 K
ZK
zattakelvin
10–24 K
yK
yoctokelvin
1024 K
YK
yottakelvin
Prefijos comunes de unidades están en negrita.

La física estadística dice que, en un sistema termodinámico, la energía contenida por las partículas es proporcional a la temperatura absoluta, siendo la constante de proporcionalidad la constante de Boltzmann. Por eso es posible determinar la temperatura de unas partículas con una determinada energía, o calcular la energía de unas partículas a una determinada temperatura. Esto se hace a partir del denominado principio o teorema de equipartición. El principio de equipartición establece que la energía de un sistema termodinámico es:

Ec = (n/2)KBT

donde:

  • KB es la constante de Boltzmann
  • T es la temperatura expresada en kelvin
  • n es el número de grados de libertad del sistema (por ejemplo, en sistemas monoatómicos donde la única posibilidad de movimiento es la traslación de unas partículas respecto a otras en las tres posibles direcciones del espacio, n es igual a 3).

Véase también

Fuentes