Kelvin (scala di temperatura)

Questo articolo spiega cos’è Kelvin e cos’è la scala Kelvin. Scoprirai come convertire una temperatura espressa in kelvin in altre unità di temperatura e, inoltre, potrai convertire i kelvin in gradi Celsius o gradi Fahrenheit con un convertitore online.

Cos’è Kelvin?

Il Kelvin , storicamente chiamato grado Kelvin , è l’unità di temperatura nel Sistema Internazionale di Unità (SI).

D’altra parte, la scala Kelvin è la scala di temperatura in cui lo zero assoluto rappresenta l’assenza di energia, il cui valore è 0 Kelvin (-273,15 ºC).

Il simbolo utilizzato per esprimere una temperatura in Kelvin è la lettera maiuscola K, ad esempio 300 K.

In fisica, il kelvin non è considerato un grado e quindi il nome corretto per questa unità di temperatura è kelvin, non grado Kelvin . Inoltre, a differenza dei gradi Celsius (ºC) e dei gradi Fahrenheit (ºF), non va scritto con il simbolo dei gradi, ma semplicemente con la lettera K.

350 \ ºK\ \color{red}\bm{\times} \color{black}\ \longrightarrow \ 350 \ K

Va notato che sebbene il kelvin sia l’unità di temperatura del Sistema Internazionale, non è l’unità più comunemente utilizzata per esprimere la temperatura. Sì, è vero che sia in fisica che in ingegneria i calcoli si fanno in Kelvin, ma nella vita di tutti i giorni le temperature vengono solitamente misurate in gradi Celsius o gradi Fahrenheit. Ecco perché vedremo di seguito come passare da determinate unità di temperatura ad altre.

Conversione da Kelvin a gradi Celsius

Lo zero della scala Kelvin (0 K) equivale a -273,15ºC, quindi per convertire una temperatura espressa in Kelvin in gradi Celsius (o Celsius), è necessario sottrarre 273,15 unità dal valore della temperatura.

Pertanto, la formula che permette di convertire un valore dalla scala Kelvin alla scala Celsius è la seguente:

 \definecolor{blauquadreexample}{HTML}{4FD12F} \newtcbox{\mymath}[1][]{% nobeforeafter, math supérieur, tcbox raise base, amélioré, colframe=blauquadreexample, boxrule=1pt, boxsep=2mm, #1} \begin{empheq}[box={\mymath[colback=white, shadow={2mm}{-2mm}{0mm}{blauquadreexample!20!white,} ]}]{equation*} \displaystyle ºC= K-273.15 \end{empheq}

Se ad esempio vogliamo convertire 450 K in gradi Celsius, sottraiamo semplicemente 273,15 dalla misura:

\definecolor{vert}{HTML}{4FD12F} 450 \ K \ \color{vert}\bm{\longrightarrow}\color{noir} \ ºC \ \color{green}\bm{?}\color{ noir}

ºC=450-273,15=176,85 \ ºC

Per convertire invece una temperatura espressa in gradi Celsius in Kelvin è necessario aggiungere alla temperatura 273,15.

 \definecolor{verd}{HTML}{4FD12F} \newtcbox{\mymath}[1][]{% nobeforeafter, math supérieur, tcbox raise base, amélioré, colframe=verd, boxrule=1pt, boxsep=2mm, #1} \begin{empheq}[box={\mymath[colback=white, shadow={2mm}{-2mm}{0mm}{green!20!white,} ]}]{equation*} \displaystyle K= ºC+273,15 \end{empheq}

A titolo di esempio, la conversione di 25°C nella scala Kelvin è mostrata di seguito:

\definecolor{vert}{HTML}{4FD12F} 25 \ ºC \ \color{vert}\bm{\longrightarrow}\color{noir} \ K \ \color{green}\bm{?}\color{ noir}

K=25+273,15=298,15 \ K

Conversione da Kelvin a Fahrenheit

Abbiamo appena visto come convertire una temperatura da Kelvin a gradi Celsius, tuttavia è molto utilizzata anche la scala Fahrenheit. Quindi in questa sezione vedremo come passare dalla scala Kelvin alla scala Fahrenheit e viceversa, poiché il calcolo non è diretto come nella scala Celsius.

Per convertire una temperatura dalla scala Kelvin alla scala Fahrenheit è sufficiente sostituire il valore della temperatura espresso in Kelvin nella seguente formula ed effettuare i calcoli:

 \definecolor{verd}{HTML}{4FD12F} \newtcbox{\mymath}[1][]{% nobeforeafter, math supérieur, tcbox raise base, amélioré, colframe=verd, boxrule=1pt, boxsep=2mm, #1} \begin{empheq}[box={\mymath[colback=white, shadow={2mm}{-2mm}{0mm}{green!20!white,} ]}]{equation*} \displaystyle ºF= 1,8\cdot (K-273,15)+32 \end{empheq}

Ad esempio, la conversione di 500 K in gradi Fahrenheit viene eseguita come segue:

\definecolor{vert}{HTML}{4FD12F} 500 \ K \ \color{vert}\bm{\longrightarrow}\color{black} \ ºF \ \color{green}\bm{?}\color{ noir}

F=1,8\cdot (500-273,15)+32=440,33 \ ºF

Allo stesso modo, la formula per effettuare la conversione inversa, cioè passare dai gradi Fahrenheit ai kelvin , si ottiene isolando il coefficiente della scala kelvin dalla formula precedente:

 \definecolor{verd}{HTML}{4FD12F} \newtcbox{\mymath}[1][]{% nobeforeafter, math supérieur, tcbox raise base, amélioré, colframe=verd, boxrule=1pt, boxsep=2mm, #1} \begin{empheq}[box={\mymath[colback=white, shadow={2mm}{-2mm}{0mm}{verd!20!white,} ]}]{equation*} \displaystyle K= \cfrac{ºF-32}{1.8}+273.15 \end{empheq}

Per farvi vedere come passa il valore di una temperatura tra queste due misurazioni, è stato risolto un esempio:

\definecolor{verd}{HTML}{4FD12F} 250 \ ºF \ \color{verd}\bm{\longrightarrow}\color{black} \ K \ \color{verd}\bm{?}\color{ noir}

K=\cfrac{250-32}{1.8}+273.15=394.26 \ K

Convertitore da Kelvin a Celsius e Fahrenheit

Per facilitare la conversione tra le diverse unità di temperatura è stato creato il seguente calcolatore online con il quale è possibile convertire un valore di temperatura tra le scale termometriche Kelvin, Celsius e Fahrenheit.

Per utilizzare la calcolatrice, è necessario selezionare le unità della temperatura inserita e scriverne il valore utilizzando il punto (.) come separatore decimale.

  • =

Origine di Kelvin

In quest’ultima sezione vedremo la storia legata al kelvin, perché nonostante sia l’unità del Sistema Internazionale, curiosamente non è l’unità di temperatura più utilizzata.

Prima della scala Kelvin sono state sviluppate le scale termometriche Fahrenheit e Celsius, motivo per cui oggi queste due unità sono maggiormente utilizzate nella vita di tutti i giorni.

Tuttavia, queste scale non sono pratiche poiché consentono temperature negative. Poi, nel 1848, William Thomson creò la scala di temperatura termodinamica Kelvin , che prende la temperatura zero assoluto come punto zero della scala. Pertanto sono consentite solo temperature positive.

Poi, nel 1954, durante la Decima Conferenza Generale sui Pesi e le Misure (CGPM), la temperatura del punto triplo dell’acqua (273,16 K) fu definita come il secondo punto di riferimento sulla scala Kelvin.

Successivamente, nel 1967/1968, durante il 13° CGPM, si concluse che un kelvin corrispondeva all’aumento di un’unità di temperatura. Allo stesso modo, il kelvin smise di essere considerato un “grado” e il simbolo K sostituì quindi il ºK. Da quel momento in poi è diventato sbagliato dire gradi kelvin , si dovrebbe semplicemente dire kelvin .

Infine, a partire dal 26° CGPM, tenutosi nel 2018, il kelvin è stato ridefinito sulla base della costante di Boltzmann, un metodo sperimentalmente più rigoroso.

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