ケルビン

ケルビン（Kelvin）

ケルビン（記号: K）は、熱力学温度の単位であり、国際単位系（SI）における基本単位の一つです。この単位は、絶対零度を0 Kとし、温度を示す際に広く用いられています。ケルビンという名称は、イギリスの物理学者であるウィリアム・トムソン卿（ケルビン卿）に由来しており、彼が絶対温度の重要性を提唱したことから命名されました。彼の通称は、研究を行ったスコットランドのケルビン川に由来しています。

ケルビンの定義

ケルビンは、最新の定義においてプランク定数などの物理定数を基にした熱力学温度の単位として定義されています。具体的には、次のように表現されます：

• - h（プランク定数）
• - c（光の速さ）
• - ∆νCs（セシウム133の超微細構造遷移周波数）

2019年5月以降、ケルビンは0 Kが絶対零度を示すという特性を持つため、温度の比較に利用されています。また、セルシウス度は、ケルビンから273.15を引いた値として定義されています。例えば、0 °Cは273.15 Kに相当します。

換算方法

ケルビンと他の温度単位との換算は以下のように示されます。

セルシウスとの関係

• - セルシウス温度 t とケルビン T の関係は次の通りです：

t / °C = T / K - 273.15
T / K = t / °C + 273.15

ファーレンハイトとの関係

ファーレンハイト温度 θ とケルビン T の対応は以下のように示されます：

• - θ / °F = (9/5) T / K - 459.67
• - T / K = (5/9)(θ / °F + 459.67)

これらの換算式を使用することで、異なる温度単位間での数値を容易に変換することができます。

ケルビンの歴史

ケルビンの単位が確立されたのは1848年で、ケルビン卿が「絶対温度目盛りについて」という論文を発表したことに始まります。彼は、絶対零度を基準とする温度目盛りの必要性を述べ、これが後にケルビン温度目盛りとして知られるようになりました。1967年には、国際度量衡総会においてケルビンの定義が改定され、現在の形が整えられました。レポートに基づく新しい定義は、実世界の物理的特性から独立した安定した基準を提供しています。

使用上の注意

ケルビンの記号は大文字のKであり、単位の表記には注意が必要です。また、数値と単位記号の間には空白を入れる必要があります（例：99.987 K）。以前は「°K」と表記されていましたが、これは誤りとして現在は使われていません。数値が1以外のときには、英語などの言語では複数形で表記されることもありますので、その点も理解しておくと良いでしょう。

ケルビンと色温度、雑音温度

ケルビンはまた、光源の色温度に関する単位としても使用されます。たとえば、約4000 Kの光源は温かみのある赤色を呈し、7500 K以上の光源は冷たい青色に見えます。この原理は、黒体が放射する光に基づいています。

電子工学の分野では、回路内のノイズレベルを示す指標としてもケルビンが利用されます。これは、ノイズ・フロアとして知られ、特定の公式を通じて測定される温度として表現されます。

まとめ

ケルビンは、熱力学の分野における基本的な単位であり、気温を計測する上で重要な役割を果たしています。その定義や歴史、他の温度単位との関係を理解することで、科学技術の世界におけるケルビンの役割をより深く知ることができるでしょう。

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