Kelvin
Definition: eine in der Physik gebräuchliche Temperatureinheit
Englisch: kelvin
Kategorien: Einheiten, Wärme und Kälte
Autor: Dr. Rüdiger Paschotta
Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen
Ursprüngliche Erstellung: 03.11.2010; letzte Änderung: 20.08.2023
Eine in Physik und Technik gebräuchliche Einheit für die Temperatur und insbesondere für Temperaturdifferenzen ist das Kelvin, benannt nach Lord Kelvin. Früher sprach man von Grad Kelvin (°K), heute nur noch von Kelvin.
Der Nullpunkt der Kelvin-Skala entspricht dem absoluten Nullpunkt der Temperatur, der in der Celsius-Skala bei ca. −273,15 °C liegt. Bei dieser Temperatur würde jegliche mikroskopische Wärmebewegung der Materie entfallen, d. h. die innere Energie würde den minimal möglichen Wert annehmen. Allerdings ist es nach dem dritten Hauptsatz der Thermodynamik prinzipiell unmöglich, diese Temperatur exakt zu erreichen. Immerhin gelingt es mit Methoden der sogenannten Laserkühlung (laser cooling), Temperaturen von nur einigen Nanokelvin (Milliardstel Kelvin) über dem absoluten Nullpunkt zu erzielen.
Die Schrittgröße der Kelvin-Skala entspricht definitionsgemäß genau der der Celsius-Skala. Also erhält man die Temperatur in Kelvin aus der Temperatur in Grad Celsius (°C), indem man zum Zahlenwert 273,15 hinzuzählt. So entsprechen 100 °C beispielsweise ca. 373,15 K.
Angaben der absoluten Temperatur
Da die Kelvin-Grade den Abstand zum absoluten Temperaturnullpunkt angeben, sind sie in der Thermodynamik sehr wichtig. Beispielsweise muss man in der Formel für den Carnot-Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine
$$\eta_\textrm{C} = 1 - \frac{T_\textrm{u}}{T_\textrm{o}}$$
die beiden Temperaturen als absolute Temperaturen in Kelvin eingeben. Ebenso müssen in Formeln für Boltzmann-Verteilungen stets Kelvin-Temperaturen eingegeben werden.
Angaben für Temperaturdifferenzen
Normgemäß (Empfehlung nach DIN 1345) sollten außerdem Temperaturdifferenzen stets in Kelvin angegeben werden, nicht etwa in °C. Beispielsweise ist kochendes Wasser (bei Normaldruck) um 100 K wärmer als Eiswasser.
In der Energietechnik sind häufig Temperaturdifferenzen relevant. Beispielsweise hängt die Dichte des Wärmestroms durch eine Wärmedämmung von der Temperaturdifferenz zwischen beiden Seiten ab, die also in Kelvin angegeben wird. Deswegen wird der Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert) eines Bauteils oder einer Hauswand in Einheiten von W / (m2 K) (Watt pro Quadratmeter und Kelvin) angegeben, und nicht etwa in W / (m2 °C). Ebenso gibt man die Temperaturspreizung in einer Zentralheizungsanlage in Kelvin an.
Siehe auch: Temperatur
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