Stupeň Celsia a stupeň Kelvina jsou dvě stupnice teploty, které umožňují měřit a popisovat různé fyzikální a chemické jevy. Jsou propojené a panuje mezi nimi přísná shoda. Ale kolik stupňů Celsia připadá na jeden Kelvin?
Pro odpověď na tuto otázku je třeba si uvědomit, že nula stupňů na stupnici Celsia odpovídá Kelvinovi 273.15. Jeden Kelvin se tedy rovná jednomu stupni Celsia. To je důležité vzít v úvahu při přeměně teplotních ukazatelů z jedné stupnice na druhou.
Tak jednoduchý soulad s výsledkem někteří lidé vnímají jako podivný a nepochopitelný fakt. To je však nezbytné pro zajištění logičnosti a snadnosti měření teploty v různých oblastech vědeckého a průmyslového výzkumu. Stupeň Celsia a Kelvin zůstávají základními jednotkami měření teploty ve většině zemí světa, jejich shodu je důležité znát a používat v každodenním životě.
Soulad stupňů Celsia a Kelvina
Jednotka měření teploty v stupni Celsia je založena na rozdělení intervalu mezi body mrazu a varu vody na sto stejných částí. Bod mrazu vody je 0 °C a bod varu vody je 100 °C za normálních atmosférických podmínek.
Jednotka měření teploty v Kelvinově stupni je založena na absolutní stupnici, kde je nula Kelvinů (-273.15 °C) odpovídá nejnižší možné teplotě ve vesmíru a každý Kelvin představuje stejnou část intervalu mezi daným bodem a trojitým bodem vody (bod, ve kterém může voda existovat ve třech různých fázích: pevná, kapalná a plynná).
K přeměně teplot ve stupních Celsia na stupně Kelvina se používá jednoduchý vzorec:
Chcete-li tedy najít vhodnou teplotu ve stupních Kelvina pro určitou teplotu ve stupních Celsia, stačí přidat 273.15.
Pokud máme například teplotu 25 °C, pak k její přeměně na stupně Kelvina používáme vzorec:
- K = 25 + 273.15 = 298.15 K
Jinými slovy, 25 °C je 298.15 k.
Soulad stupňů Celsia a Kelvina umožňuje pohodlně přeměnit hodnoty teploty mezi těmito dvěma stupnicemi a použít je v různých vědeckých a inženýrských výpočtech.
Jaký je rozdíl mezi stupni Celsia a Kelvinem?
Na stupnici stupňů Celsia je teplota zaznamenána následovně: 0 °C odpovídá zamrzání vody a 100 °C jejímu varu za normálních atmosférických podmínek. Tento rozsah (0 až 100 °C) je rozdělen na 100 stupňů.
Na rozdíl od stupňů Celsia je kelvinova stupnice založena na absolutní nulové teplotě, která je -273.15 °C. Tohoto nulového bodu nelze technicky dosáhnout a je to teoretický bod, kde se molekuly absolutně nepohybují. Kelvinova stupnice začíná od nuly a pokračuje nekonečně pozitivním směrem. Velikost gradace na Kelvinově stupnici se shoduje s gradací na stupnici stupňů Celsia.
K přeměně teploty z stupňů Celsia na Kelviny je tedy nutné jednoduše přidat 273.15. Například 25 °C by odpovídalo 25 + 273.15 = 298.15 k.
Použití Kelvinovy stupnice je výhodné ve vědeckém výzkumu, zejména při práci s teplotami blízkými absolutní nule. Umožňuje vyhnout se záporným číslům a provést přesnější výpočty.
Vzorec pro převod stupňů Celsia do Kelvinů
Pro převod stupňů Celsia do Kelvinů se používá následující vzorec:
T (°K) = T (°C) + 273,15
Pro příklad, Chcete-li převést teplotu z stupňů Celsia na Kelviny, musíte k hodnotě teploty ve stupních Celsia přidat 273,15.
Pokud je například naměřená teplota 20 stupňů Celsia, pak pro převod do Kelvinů počítáme:
T (°K) = 20 + 273,15 = 293,15 K
20 stupňů Celsia se tedy rovná 293,15 Kelvinům. Vzorec umožňuje snadný a přesný přenos teploty z jednoho měřítka do druhého.
Kolik stupňů je v 1 Kelvinu?
Jedna Kelvinova stupnice (k) odpovídá jedné stupnici stupně Celsia (°C). To znamená, že teplotní rozdíl mezi dvěma body na Kelvinově stupnici se rovná rozdílu v teplotě mezi stejnými dvěma body na stupnici stupně Celsia.
1 Kelvin se tedy rovná 1 stupni Celsia. To znamená, že když přidáme nebo odečteme jeden stupeň Celsia, přidáme nebo odečteme také jeden Kelvin.
Například, pokud je teplota 20 °C, pak bude 20 K.
Převod mezi stupni Celsia a Kelviny se provádí pomocí následujícího vzorce:
T (°C) = T (K) - 273.15
T (K) = T (°C) + 273.15
Teplotu ve stupních Celsia lze tedy převést na Kelviny přidáním 273.15, nebo lze teplotu v Kelvinech převést na stupně Celsia odečtením 273.15.
Standardní teplota pro nula stupňů Kelvina
Absolutní nula je minimální možná teplota, při které se zastaví všechny molekulární pohyby. Je to stav, kdy částice látky jsou ve svém minimálním možném energetickém stavu. Kelvin vypočítává teplotu tak, že 0 Kelvinů odpovídá absolutní nule.
Standardní teplota pro nulu stupňů Kelvina je absolutní nula, která je -273,15 stupně Celsia. To znamená, že 0 Kelvinů odpovídá -273,15 stupňů Celsia.
Teploty ve stupních Celsia lze z Kelvinů odvodit jednoduchým vzorcem: ℃ = k - 273,15. Standardní teplota pro nulu stupňů Kelvina tak odpovídá -273,15 stupně Celsia.
Kelvinová stupnice umožňuje přesnější měření teploty, protože nemá žádné negativní hodnoty a je založena na fyzikálních zákonech. Proto je upřednostňováno použití Kelvinů ve vědeckých a inženýrských výpočtech.
Teplotní stupnice: Celsius, Fahrenheit a Kelvin
Stupnice Celsia patří k nejrozšířenějším a nejpoužívanějším ve světové praxi. Navrhl ji švédský vědec Anders Celsius v 18.století. V této stupnici se teplota odpočítává od bodu mrazu vody (0°) do bodu varu (100°) za normálních podmínek atmosférického tlaku.
Stupnice Fahrenheita má historické kořeny a často se používá v USA. V této stupnici je bod mrazu vody 32° a bod varu 212°. Chcete-li převést stupně Fahrenheita na stupně Celsia, musíte od původního čísla odebrat 32 a výsledek rozdělit na 1,8.
Kelvinova Stupnice - je to mezinárodní stupnice, která je založena na absolutní nule teploty. V této stupnici se teplota měří v Kelvinech (K) a nulový bod odpovídá absenci molekulárního pohybu. Jeden stupeň Kelvina se rovná jednomu tisícinovému podílu rozdílu mezi teplotou bodu trojité rovnováhy vody (273,16 k) a absolutní nula (0 K). Poměr stupňů Celsia a Kelvina je tedy stejný.