Kelvin
केल्विन, प्रतीक के, तापमान के लिए माप की एक इकाई है। केल्विन पैमाना एक निरपेक्ष पैमाना है, जिसे इस तरह से परिभाषित किया गया है कि 0 केल्विन निरपेक्ष शून्य है और 1 केल्विन द्वारा ऊष्मागतिकीय तापमान का परिवर्तन तापीय ऊर्जा के परिवर्तन से मेल खाता है। बोल्ट्जमैन स्थिरांक को 2019 में एस. आई. आधार इकाइयों की पुनर्परिभाषित में इस तरह परिभाषित किया गया था कि पानी का तिगुना बिंदु है। केल्विन इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली (एस. आई.) में तापमान की आधार इकाई है, जिसका उपयोग इसके पूर्वनिर्धारित रूपों के साथ किया जाता है। इसका नाम बेलफास्ट में जन्मे और ग्लासगो विश्वविद्यालय में स्थित इंजीनियर और भौतिक विज्ञानी विलियम थॉमसन, प्रथम बैरन केल्विन (1824-1907) के नाम पर रखा गया है। ऐतिहासिक रूप से, केल्विन पैमाने को सेल्सियस पैमाने से विकसित किया गया था, जैसे कि 273.15 K 0 डिग्री सेल्सियस (बर्फ का अनुमानित पिघलने का बिंदु) था और एक केल्विन का परिवर्तन बिल्कुल एक डिग्री सेल्सियस के परिवर्तन के बराबर था। यह संबंध सटीक बना हुआ है, लेकिन सेल्सियस, फ़ारेनहाइट और रैंकिन पैमाने को अब केल्विन पैमाने के संदर्भ में परिभाषित किया गया है। केल्विन इंजीनियरिंग और भौतिक विज्ञान के लिए तापमान की प्राथमिक इकाई है, जबकि अधिकांश देशों में सेल्सियस पैमाना इन क्षेत्रों के बाहर प्रमुख पैमाना बना हुआ है। संयुक्त राज्य अमेरिका में, भौतिक विज्ञान के बाहर, फ़ारेनहाइट पैमाने का वर्चस्व है, जिसमें केल्विन या रैंकिन पैमाने को निरपेक्ष तापमान के लिए नियोजित किया जाता है। इतिहास पूर्वगामी 18वीं शताब्दी के दौरान, कई तापमान पैमाने विकसित किए गए थे, विशेष रूप से फ़ारेनहाइट और सेंटीग्रेड (बाद में सेल्सियस)। ये पैमाने ऊष्मागतिकी के अधिकांश आधुनिक विज्ञान से पहले के थे, जिसमें परमाणु सिद्धांत और गैसों के गतिज सिद्धांत शामिल थे जो निरपेक्ष शून्य की अवधारणा को रेखांकित करते हैं। इसके बजाय, उन्होंने मानव अनुभव की सीमा के भीतर परिभाषित बिंदुओं को चुना जिन्हें आसानी से और उचित सटीकता के साथ पुनः प्रस्तुत किया जा सकता था, लेकिन तापीय भौतिकी में कोई गहरा महत्व नहीं था। सेल्सियस पैमाने (और लंबे समय से निष्क्रिय न्यूटन पैमाने और रेयुमुर पैमाने) के मामले में पानी का पिघलने का बिंदु इस तरह के प्रारंभिक बिंदु के रूप में कार्य करता है, जिसमें सेल्सियस को 1740 के दशक से 1940 के दशक तक, एक थर्मामीटर को इस तरह कैलिब्रेट करके परिभाषित किया जाता है कि पानी का हिमांक बिंदु 0 डिग्री है। पानी का क्वथनांक 100 डिग्री है। यह परिभाषा समुद्र तल पर प्राकृतिक वायु दबाव का अनुमान लगाने के लिए चुने गए एक विशिष्ट दबाव पर शुद्ध पानी को मानती है। इस प्रकार 1 डिग्री सेल्सियस की वृद्धि पिघलने और क्वथनांक के बीच तापमान के अंतर के बराबर होती है। यह तापमान अंतराल केल्विन के लिए टेम्पलेट बन जाएगा। चार्ल्स का नियम 1787 से 1802 तक, जैक्स चार्ल्स (अप्रकाशित), जॉन डाल्टन और जोसेफ लुइस गे-लुसाक द्वारा यह निर्धारित किया गया था कि, निरंतर दबाव पर, आदर्श गैसों ने अपने आयतन को रैखिक रूप से (चार्ल्स के नियम) लगभग 1/273 भाग प्रति डिग्री सेल्सियस तापमान के परिवर्तन के ऊपर या नीचे, 0 डिग्री और 100 डिग्री सेल्सियस के बीच बढ़ाया या संकुचित किया। लॉर्ड केल्विन 1848 में, विलियम थॉमसन, जिन्हें बाद में लॉर्ड केल्विन के रूप में नामित किया गया था, ने एक निरपेक्ष थर्मोमेट्रिक पैमाने पर एक पेपर प्रकाशित किया। जल्द ही निष्क्रिय होने वाले कैलोरी सिद्धांत का उपयोग करते हुए, उन्होंने निम्नलिखित मापदंडों के आधार पर एक "निरपेक्ष" पैमाने का प्रस्ताव रखाः पानी का पिघलने का बिंदु 0 डिग्री है। पानी का क्वथनांक 100 डिग्री है। "मनमाने बिंदु जो दो तराजू पर मेल खाते हैं वे 0° और 100° हैं" कोई भी दो ऊष्मा इंजन जिनके ऊष्मा स्रोत और ऊष्मा सिंक दोनों समान संख्या में डिग्री से अलग होते हैं, कार्नोट के प्रमेय के अनुसार, गुजरने वाली "कैलोरी" की प्रति इकाई समान मात्रा में यांत्रिक कार्य का उत्पादन करने में सक्षम होंगे। "अब मैं जिस पैमाने का प्रस्ताव करता हूं, उसका विशिष्ट गुण यह है कि सभी डिग्री का मूल्य समान है; अर्थात, इस पैमाने के तापमान ° पर किसी वस्तु से, तापमान (−1) ° पर किसी वस्तु में उतरने वाली ऊष्मा की इकाई, वही यांत्रिक प्रभाव देगी, जो भी संख्या हो। इसे उचित रूप से एक निरपेक्ष पैमाना कहा जा सकता है, क्योंकि इसकी विशेषता किसी भी विशिष्ट पदार्थ के भौतिक गुणों से काफी स्वतंत्र है। जैसा कि आधुनिक ऊष्मागतिकी में कार्नोट के प्रमेय को केवल उस अधिकतम दक्षता का वर्णन करने के लिए समझा जाता है जिसके साथ ऊष्मीय ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सकता है और अनुमानित अधिकतम दक्षता ऊष्मा स्रोत और ऊष्मा सिंक के निरपेक्ष तापमान के बीच के अनुपात का एक कार्य हैः दक्षता ≤1-यह इस प्रकार है कि इस पैमाने पर डिग्री की समान संख्या की वृद्धि हमेशा निरपेक्ष तापमान में समान आनुपातिक वृद्धि का प्रतिनिधित्व करती है। 1848 के पैमाने पर एक निरपेक्ष तापमान का संख्यात्मक मान पानी के पिघलने बिंदु के निरपेक्ष तापमान और पानी के क्वथनांक के निरपेक्ष तापमान से संबंधित है, (1848 पैमाने) = 100 ()/() इस पैमाने पर, 222 डिग्री की वृद्धि का मतलब हमेशा प्रारंभिक तापमान की परवाह किए बिना निरपेक्ष तापमान का अनुमानित दोगुना होना है। एक फुटनोट में थॉमसन ने गणना की कि "अनंत ठंड" (पूर्ण शून्य, जिसका इस पैमाने पर नकारात्मक अनंत का संख्यात्मक मान होगा) उस समय के वायु थर्मामीटर का उपयोग करके-273 डिग्री सेल्सियस के बराबर था। "-273" का यह मान 0.00366 का ऋणात्मक पारस्परिक था-बर्फ बिंदु के सापेक्ष प्रति डिग्री सेल्सियस एक आदर्श गैस के तापीय विस्तार का स्वीकृत गुणांक, जो वर्तमान में स्वीकृत मूल्य को एक उल्लेखनीय स्थिरता देता है। एक दशक के भीतर, थॉमसन ने कैलोरी सिद्धांत को छोड़ दिया था और 1848 के पैमाने को 2 विशेषताओं के आधार पर एक नए पैमाने के साथ हटा दिया था जो केल्विन पैमाने के सभी भविष्य के संस्करणों की विशेषता होगीः निरपेक्ष शून्य शून्य बिंदु है। वृद्धि का परिमाण उतना ही होता है जितना वे सेल्सियस पैमाने में करते हैं। 1892 में, थॉमसन को लार्ग्स के प्रथम बैरन केल्विन, या अधिक संक्षिप्त रूप से लॉर्ड केल्विन की महान उपाधि से सम्मानित किया गया था। यह नाम केल्विन नदी का संदर्भ था जो ग्लासगो विश्वविद्यालय के मैदान से होकर बहती है। 20वीं शताब्दी के शुरुआती दशकों में, केल्विन पैमाने को अक्सर "निरपेक्ष सेल्सियस" पैमाना कहा जाता था, जो दर्शाता है कि सेल्सियस डिग्री को पानी के हिमांक बिंदु के बजाय निरपेक्ष शून्य से गिना जाता है, और नियमित सेल्सियस डिग्री, °C के लिए एक ही प्रतीक का उपयोग किया जाता है। 1873 में, विलियम थॉमसन के बड़े भाई जेम्स ने तापमान और दबाव के संयोजन का वर्णन करने के लिए ट्रिपल पॉइंट शब्द गढ़ा, जिस पर किसी पदार्थ के ठोस, तरल और गैस चरण ऊष्मागतिकीय संतुलन में सह-अस्तित्व में रहने में सक्षम थे। जबकि कोई भी दो चरण तापमान-दबाव संयोजनों की एक श्रृंखला के साथ सह-अस्तित्व में हो सकते हैं (जैसे। दबाव को बढ़ाने या कम करने से पानी का क्वथनांक काफी नाटकीय रूप से प्रभावित हो सकता है), किसी दिए गए पदार्थ के लिए ट्रिपल बिंदु स्थिति केवल एक ही दबाव पर और केवल एक ही तापमान पर हो सकती है। 1940 के दशक तक, पानी के तिहरे बिंदु को प्रायोगिक रूप से मानक वायुमंडलीय दबाव का लगभग 0.6% और सेल्सियस की ऐतिहासिक परिभाषा के अनुसार 0.01 डिग्री सेल्सियस के बहुत करीब मापा गया था। 1948 में, सेल्सियस पैमाने को पानी के ट्रिपल बिंदु तापमान को ठीक 0.01 डिग्री सेल्सियस का मान देकर और मानक वायुमंडलीय दबाव पर पिघलने बिंदु को अनुभवजन्य रूप से निर्धारित मूल्य (और परिवेश के दबाव पर वास्तविक पिघलने बिंदु का उतार-चढ़ाव मूल्य) 0 डिग्री सेल्सियस के करीब रखने की अनुमति देकर पुनः कैलिब्रेट किया गया था। इसे इस आधार पर उचित ठहराया गया था कि ट्रिपल बिंदु को पिघलने वाले बिंदु की तुलना में अधिक सटीक रूप से पुनरुत्पादक संदर्भ तापमान देने के लिए आंका गया था। ट्रिपल बिंदु को ± 0.0001 °C सटीकता के साथ मापा जा सकता है, जबकि पिघलने का बिंदु केवल ± 0.001 °C है। 1954 में, निरपेक्ष शून्य को प्रायोगिक रूप से लगभग − 273.15 °C के रूप में निर्धारित किया गया था, तब उपयोग में था, वजन और माप पर 10वें सामान्य सम्मेलन (CGPM) के संकल्प 3 ने एक नया अंतरराष्ट्रीय स्तर पर मानकीकृत केल्विन पैमाना पेश किया जिसने ट्रिपल बिंदु को बिल्कुल 273.15 + 0.01 = 273.16 डिग्री केल्विन के रूप में परिभाषित किया। 1967/1968 में, 13वें सी. जी. पी. एम. के संकल्प 3 ने थर्मोडायनामिक तापमान की इकाई वृद्धि का नाम बदलकर "केल्विन" कर दिया, प्रतीक के, "डिग्री केल्विन", प्रतीक की जगह। 13वें सी. जी. पी. एम. ने संकल्प 4 में यह भी माना कि "केल्विन, ऊष्मागतिकीय तापमान की इकाई, पानी के तिहरे बिंदु के ऊष्मागतिकीय तापमान के अंश के बराबर है।" 1983 में मीटर की पुनर्परिभाषित के बाद, इसने केल्विन, दूसरी और किलोग्राम को एकमात्र एस. आई. इकाइयों के रूप में छोड़ दिया, जिन्हें किसी अन्य इकाई के संदर्भ में परिभाषित नहीं किया गया था। 2005 में, यह देखते हुए कि ट्रिपल बिंदु हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के समस्थानिक अनुपात से प्रभावित हो सकता है जो पानी का नमूना बनाता है और यह "अब पानी के ट्रिपल बिंदु की विभिन्न उपलब्धियों के बीच देखी गई परिवर्तनशीलता के प्रमुख स्रोतों में से एक है", सी. जी. पी. एम. की एक समिति, भार और माप के लिए अंतर्राष्ट्रीय समिति (सी. आई. पी. एम.) ने पुष्टि की कि पानी के ट्रिपल बिंदु के तापमान को निरूपित करने के उद्देश्यों के लिए, केल्विन की परिभाषा वियना मानक औसत महासागर जल के लिए निर्दिष्ट समस्थानिक संरचना वाले पानी को संदर्भित करेगी। 2019 को फिर से परिभाषित किया गया 2005 में, सी. आई. पी. एम. ने अधिक प्रयोगात्मक रूप से कठोर विधि का उपयोग करके केल्विन (अन्य एस. आई. इकाइयों के साथ) को फिर से परिभाषित करने के लिए एक कार्यक्रम शुरू किया। विशेष रूप से, समिति ने केल्विन को इस तरह से पुनर्परिभाषित करने का प्रस्ताव रखा कि बोल्ट्जमैन स्थिरांक सटीक मूल्य ले। समिति को उम्मीद थी कि सी. जी. पी. एम. द्वारा अपनी 2011 की बैठक में इसे अपनाने के लिए कार्यक्रम समय पर पूरा हो जाएगा, लेकिन 2011 की बैठक में निर्णय को 2014 की बैठक के लिए स्थगित कर दिया गया था जब इसे एक बड़े कार्यक्रम के हिस्से के रूप में माना जाएगा। पुनर्निर्धारण को 2014 में और स्थगित कर दिया गया था, वर्तमान परिभाषा के संदर्भ में बोल्ट्ज़मैन स्थिरांक के अधिक सटीक माप लंबित थे, लेकिन अंततः 2018 के अंत में 26वें सी. जी. पी. एम. में = के मूल्य के साथ अपनाया गया था। इसमें किसी विशेष पदार्थ से स्वतंत्र होने का दार्शनिक लाभ भी है। इकाई J/K किलोग्राम ⋅ m2 ⋅ s−2 ⋅ K−1 के बराबर है, जहाँ किलोग्राम, मीटर और सेकंड को क्रमशः प्लैंक स्थिरांक, प्रकाश की गति और सीज़ियम-133 ग्राउंड-स्टेट हाइपरफाइन संक्रमण की अवधि के संदर्भ में परिभाषित किया जाता है। इस प्रकार, यह परिभाषा केवल सार्वभौमिक स्थिरांक पर निर्भर करती है, न कि किसी भी भौतिक कलाकृतियों पर जैसा कि पहले अभ्यास किया जाता था। चुनौती ट्रिपल बिंदु के करीब माप की सटीकता को कम करने से बचने की थी। व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए, पुनर्परिभाषित पर किसी का ध्यान नहीं गया था; पानी अभी भी 273.15 K (0°C) पर जम जाता है, और पानी का तिगुना बिंदु आमतौर पर उपयोग किया जाने वाला प्रयोगशाला संदर्भ तापमान बना हुआ है। अंतर यह है कि, पुनर्परिभाषित होने से पहले, पानी का तिगुना बिंदु सटीक था और बोल्ट्ज़मैन स्थिरांक का एक मापा गया मूल्य था। इसके बाद, बोल्ट्जमैन स्थिरांक सटीक होता है और अनिश्चितता को पानी के तिहरे बिंदु पर स्थानांतरित कर दिया जाता है, जो अब है। नई परिभाषा आधिकारिक तौर पर 20 मई 2019 को मीटर कन्वेंशन की 144वीं वर्षगांठ पर लागू हुई। व्यावहारिक उपयोग रंग तापमान केल्विन का उपयोग अक्सर प्रकाश स्रोतों के रंग तापमान के माप के रूप में किया जाता है। रंग का तापमान इस सिद्धांत पर आधारित है कि एक ब्लैक बॉडी रेडिएटर अपने तापमान की आवृत्ति वितरण विशेषता के साथ प्रकाश का उत्सर्जन करता है। लगभग नीचे के तापमान पर काले पिंड लाल रंग के दिखाई देते हैं, जबकि ऊपर के शरीर नीले रंग के दिखाई देते हैं। छवि प्रक्षेपण और फोटोग्राफी के क्षेत्र में रंग तापमान महत्वपूर्ण है, जहां "डेलाइट" फिल्म पायस से मेल खाने के लिए लगभग रंग तापमान की आवश्यकता होती है। खगोल विज्ञान में, तारों का तारकीय वर्गीकरण और हर्ट्ज़स्प्रंग-रसेल आरेख पर उनका स्थान, कुछ हद तक, उनके सतह के तापमान पर आधारित है, जिसे प्रभावी तापमान के रूप में जाना जाता है। उदाहरण के लिए, सूर्य के प्रकाशमंडल का एक प्रभावी तापमान है जिसे आई. ए. यू. 2015 संकल्प बी3 द्वारा अपनाया गया है। डिजिटल कैमरा और फोटोग्राफिक सॉफ्टवेयर अक्सर संपादन और सेटअप मेनू में के में रंग तापमान का उपयोग करते हैं। सरल गाइड यह है कि उच्च रंग तापमान बेहतर सफेद और नीले रंग के साथ एक छवि पैदा करता है। रंग के तापमान में कमी लाल, "गर्म" रंगों द्वारा अधिक हावी एक छवि पैदा करती है। ध्वनि तापमान की एक इकाई के रूप में केल्विन इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए, केल्विन का उपयोग इस बात के संकेतक के रूप में किया जाता है कि एक अंतिम ध्वनि तल के संबंध में एक परिपथ कितना शोर है, अर्थात। शोर का तापमान। असतत प्रतिरोधकों और संधारित्रों का तथाकथित जॉनसन-नाइक्विस्ट शोर बोल्ट्जमैन स्थिरांक से प्राप्त एक प्रकार का तापीय शोर है और इसका उपयोग शोर के लिए फ्रिस सूत्रों का उपयोग करके एक परिपथ के शोर तापमान को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है। व्युत्पन्न इकाइयाँ और एस. आई. गुणक केल्विन से व्युत्पन्न एक विशेष नाम के साथ एकमात्र एस. आई. व्युत्पन्न इकाई डिग्री सेल्सियस है। अन्य एस. आई. इकाइयों की तरह, केल्विन को एक मीट्रिक उपसर्ग जोड़कर भी संशोधित किया जा सकता है जो इसे 10 की शक्ति से गुणा करता हैः एस. आई. परंपरा के अनुसार, केल्विन को कभी भी डिग्री के रूप में संदर्भित नहीं किया जाता है और न ही लिखा जाता है। "केल्विन" शब्द को इकाई के रूप में उपयोग करने पर बड़ा अक्षर नहीं दिया जाता है। इसे यथासंभव बहुवचन किया जाता है (उदाहरण के लिए, "यह बाहर 283 केल्विन है", इसके विपरीत "यह 50 डिग्री फ़ारेनहाइट है" या "10 डिग्री सेल्सियस")। इकाई प्रतीक के एक बड़ा अक्षर है। लॉर्ड केल्विन या केल्विन पैमाने का उल्लेख करते समय केल्विन को बड़ा करना आम परंपरा है। इकाई प्रतीक K को कोड बिंदु पर यूनिकोड में कूटबद्ध किया गया है। हालाँकि, यह एक संगतता चरित्र है जो विरासत एन्कोडिंग के साथ संगतता के लिए प्रदान किया गया है। यूनिकोड मानक इसके बजाय उपयोग करने की सिफारिश करता है; यानी, एक सामान्य बड़ी K. "तीन अक्षर जैसे प्रतीकों को नियमित अक्षरों के लिए विहित समतुल्यता दी गई हैः,, और। तीनों ही मामलों में, नियमित अक्षर का उपयोग किया जाना चाहिए। यह भी देखें तापमान पैमाने की तुलना 1990 के अंतर्राष्ट्रीय तापमान पैमाने नकारात्मक तापमान टिप्पणियाँ संदर्भ ग्रंथ सूची बाहरी लिंक 1848 परिचय स्कॉटिश आविष्कार एस. आई. आधार इकाइयाँ विलियम थॉमसन, मौसम विज्ञान में तापमान पैमाने के पहले बैरन केल्विन पैमाने