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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 (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...) est la fraction 1/273,16 de la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante,...) thermodynamique (On peut définir la thermodynamique de deux façons simples : la science de la chaleur et des machines thermiques ou la science des grands systèmes en équilibre. La première définition...) du point (Graphie) triple de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) (H2O), et une variation de température de 1 K est équivalente à une variation de 1°C. Toutefois, à la différence du degré (Le mot degré a plusieurs significations, il est notamment employé dans les domaines suivants :) Celsius, le kelvin est une mesure absolue (L'absolue est un extrait obtenu à partir d’une concrète ou d’un résinoïde par extraction à l’éthanol à température ambiante ou plus...) de la température qui a été introduite grâce au troisième principe de la thermodynamique. La température de 0 K est égale à -273,15°C et correspond au zéro (Le chiffre zéro (de l’italien zero, dérivé de l’arabe sifr, d’abord transcrit zefiro en italien) est un symbole marquant une position vide dans l’écriture des nombres en notation...) absolu (le point triple de l'eau est à +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 (10e CGPM, résolution 3, CR 79), le kelvin s'appelait le " degré Kelvin ", et s'écrivait alors °K. Le " degré " fut supprimé lors de la 13e CGPM, en 1967 (résolution 3, CR 104) et son symbole devint K.

Conversion vers les autres unités

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

Construction de l'unité Kelvin

Le chiffre (Un chiffre est un symbole utilisé pour représenter les nombres.) de 1/273,15 n'est dû ni au hasard (Dans le langage ordinaire, le mot hasard est utilisé pour exprimer un manque efficient, sinon de causes, au moins d'une reconnaissance de cause à effet d'un événement.) ni à une réalité physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens...) (on aurait pu choisir une définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la division entre les définitions réelles et les définitions nominales.) telle que 1/100e, 1/500e ou 1/1000e de la température thermodynamique du point triple de l'eau), mais à la volonté de se caler sur une unité préexistante. Quoique la définition officielle du degré Celsius soit basée sur celle du kelvin, ce dernier a été établi postérieurement.

Le degré Celsius est basé historiquement sur la température de congélation (On appelle congélation toutes technique visant à faire passer un produit à l'état solide par des techniques de refroidissement forcé. On parle de congélation...) de l'eau, qui définit le zéro, et la température d'ébullition (L’ébullition est la formation de bulles lors d’un changement violent d’un corps de l’état liquide vers l’état vapeur. Ce phénomène est une vaporisation.), fixée à 100 °C, donnant ainsi la valeur de la variation d'un degré.

La notion de température thermodynamique (c'est-à-dire implicitement de température absolue) introduit la notion de zéro absolu, qui doit naturellement être la base de cette échelle de température. Or celui-ci a une valeur de -273,15 °C.

D'autre part le point triple, c'est-à-dire la température à laquelle l'eau peut être simultanément sous les trois états (liquide, solide et gazeux) est certainement apparue comme une référence plus invariable que la température de congélation, quoique presque identique par coïncidence. Cette dernière varie avec la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) et à la pression atmosphérique (La pression atmosphérique est la pression de l'air en un point quelconque d'une atmosphère.), elle est plus basse d'environ 0,01 °C (ou K) par rapport au point triple sous une atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) de pression.

Ayant adopté ces deux points de référence, il reste à définir la variation ou l'intervalle d'un kelvin. Celui-ci a été choisi de même valeur que celui du degré Celsius, soit 1/100e de la différence de température entre la température d'ébullition et de congélation de l'eau sous une atmosphère de pression. La valeur du degré absolu étant de -273,15 °C, on y ajoute la différence entre point de congélation et point triple soit 0,01 °C. L'intervalle entre le zéro absolu et le point triple de l'eau en kelvin doit donc se diviser en 273,16 K.

On arrive donc à la définition condensée : 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, ce qui permet d'éviter qu'il y ait deux définitions concurrentes. En effet, si on affinait la précision du degré Celsius à partir de sa définition historique, cela impliquerait de modifier soit la relation entre degré Celsius et kelvin, soit la définition même du kelvin (qui pourrait devenir la fraction 1/273,160001 de la température thermodynamique...).

En 2005, la définition a été raffinée (CIPM PV 94, recommandation (Les industries ne fonctionnent pas correctement sans normes garantissant l'interopérabilité, des organismes crées pour, promulguent des recommandations, qui si elles...) 2 CI-2005) en spécifiant la composition isotopique de l’eau dont le point triple est utilisé :

  • 0,000 155 76 mole de 2H par mole de 1H
  • 0,000 379 9 mole de 17O par mole de 16O
  • 0,002 005 2 mole de 18O par mole de 16O

Cette composition est celle du matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une...) de référence de l’Agence internationale de l’énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) atomique (AIÉA) connu sous le nom de "Vienna (Vienna désigne :) Standard Mean Ocean Water" (VSMOW), tel que recommandé par l’Union internationale de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces...) 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), Atomic Weights of the Elements: Review 2000 (IUPAC Technical Report), Pure and Applied Chemistry, Vol. 75, No. 6, pp. 683–800.

Multiples du kelvin

    10 N  Préfixe   Symbole    Nombre 
   1024   yottakelvin
YK
  Quadrillion
   1021   zettakelvin
ZK
  Trilliard
   1018   exakelvin
EK
  Trillion
   1015   pétakelvin
PK
  Billiard
   1012   térakelvin
TK
  Billion (Un billion (1 000 000 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf milliards neuf cent quatre-vingt-dix-neuf millions neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999 999 999) et...)
   109   gigakelvin
GK
  Milliard (Un milliard (1 000 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf millions neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999 999) et...)
   106   mégakelvin
MK
  Million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999) et...)
   103   kilokelvin
kK
  Mille
   102   hectokelvin
hK
  Cent
   101   décakelvin
daK
  Dix
   100   kelvin
K
  Un
   10-1   décikelvin
dK
  Dixième
   10-2   centikelvin
cK
  Centième
   10-3   millikelvin
mK
  Millième
   10-6   microkelvin
μK
  Millionième
   10-9   nanokelvin
nK
  Milliardième
   10-12   picokelvin
pK
  Billionième
   10-15   femtokelvin
fK
  Billiardième
   10-18   attokelvin
aK
  Trillionième
   10-21   zeptokelvin
zK
  Trilliardième
   10-24   yoctokelvin
yK
  Quadrillionième 
Anciens multiples et sous-multiples du kelvin
10 N Préfixe Symbole Nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) en français Nombre en chiffre
   104   myriakelvin
maK
  Dix mille   10 000
   10-4   myriokelvin
moK
  Dix-millième
  0,000 1
Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

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