Kelvin

Le Kelvin est l'unité de base SI de la température. Il est attribué le symbole [math]\displaystyle{ K }[/math]. Comme la température mesure l'énergie des atomes et des molécules, une véritable échelle de température doit être positive, car les atomes ne peuvent pas avoir une énergie négative. Sur l'échelle de Kelvin, 0 Kelvin est la température du zéro absolu. Le zéro absolu est la température d'un système où toutes les particules cessent de bouger (en ignorant certains aspects importants de la mécanique quantique). Un degré Kelvin et un degré Celsius sont la même « unité », car ils ont le même « espacement » entre chaque degré, mais les échelles ont des points zéro différents (voir le convertisseur ci-dessous).

Le Kelvin est généralement évité dans l'usage quotidien, mais il est toujours utilisé pour les températures en physique (et aussi souvent en chimie), dans des équations telles que la loi des gaz idéaux. Si un gaz avait la température de -52,15°C (220 K), le nombre négatif n'aurait aucun sens dans la loi des gaz idéaux.

La température est une mesure de l'énergie cinétique des molécules dans un système, et l'utilisation des unités Kelvin est essentielle pour expliquer clairement ce concept. La température peut être liée à l'énergie par une valeur connue comme la constante de Boltzmann. Cette constante est dérivée de la loi des gaz idéaux, exprimée par l'équation [math]\displaystyle{ KE_{avg}=\frac{3}{2}k_b T }[/math] où [math]\displaystyle{ k_b }[/math] est la constante de Boltzmann, [math]\displaystyle{ 1,38064\times10^{-23} }[/math] J/K.

De nombreux calculs de température nécessitent l'utilisation d'une échelle absolue comme l'échelle de Kelvin. Par exemple, si la température de 27°C est doublée, elle doit être exprimée en valeur absolue. En d'autres termes, vous ne pouvez pas simplement multiplier 27°C par 2. Le calcul correct est indiqué ci-dessous :

[math]\displaystyle{ 2 \times (27°C + 273) = 2 \times (300 K) = 600 K = 327°C }[/math]

De même, s'il y a une augmentation de 1 % de la température de 27°C, nous devons d'abord convertir la température en Kelvin. Le calcul ci-dessous montre que l'augmentation de la température n'est pas 0,27°C, mais qu'il s'agit en fait d'un réchauffement de 3°C pour atteindre 30°C :

[math]\displaystyle{ 1.01 \times (27°C + 273) = 1.01 \times (300 K) = 303 K = 30°C }[/math]

En savoir plus

• Énergie
• Température
• Supraconducteur
• Loi zéro de la thermodynamique.
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Pour en savoir plus sur le Kelvin, consultez le dictionnaire des unités Kelvin Dr Rowlett ou le wiki de chimie de l'UC Davis.