Kelvin (°K)

Il kelvin è l’unità di base della temperatura termodinamica nel Sistema internazionale di unità. Il suo simbolo è K, scritto senza segno di grado e senza la parola grado, sicché le temperature si indicano come 300 kelvin e non come 300 gradi kelvin.

Il suo zero è lo zero assoluto, la temperatura alla quale il moto termico delle particelle raggiunge il minimo consentito dalla meccanica quantistica. Nulla può essere più freddo, il che fa del kelvin una scala assoluta e non relativa. Questa proprietà conta in fisica perché i rapporti acquistano senso: un gas a 600 kelvin ha il doppio della temperatura assoluta di uno a 300, affermazione semplicemente falsa se le stesse temperature si scrivono in Celsius o in Fahrenheit.

L’ampiezza del kelvin è identica a quella del grado Celsius, per cui le differenze di temperatura sono numericamente uguali nei due. Cambia solo lo sfasamento, che vale esattamente 273,15. William Thomson, poi lord Kelvin, propose la scala assoluta nel 1848, deducendo dai lavori di Carnot sulle macchine termiche che doveva esistere una temperatura termodinamica indipendente da qualunque sostanza particolare.

Dal 2019 il kelvin è definito fissando la costante di Boltzmann a esattamente 1,380649 per dieci elevato a meno ventitré joule per kelvin. La definizione precedente usava il punto triplo dell’acqua, un riferimento fisico reale che tuttavia dipende dalla composizione isotopica del campione. Criogenia, astronomia, spettroscopia e temperatura di colore in fotografia e illuminazione usano l’unità, ed è per questo che una lampadina a luce calda si vende come 2700 K e la luce diurna come 5500 K.

Discipline intere abitano punti precisi della scala. Il fondo cosmico di microonde sta a 2,725 kelvin, il punto di ebollizione dell’elio liquido a 4,2, e i superconduttori del tipo antico lavorano sotto i 20 circa, ragione per cui richiedono elio anziché azoto. L’azoto liquido bolle a 77 kelvin e costa poco, sicché la scoperta nel 1986 di materiali superconduttori sopra quel segno mutò ciò che era praticabile. All’altro capo, una lampada a filamento lavora presso i 2800 kelvin, la superficie del Sole sta a 5800 e il suo nucleo raggiunge quindici milioni. Esprimere tutto questo su un’unica scala con uno zero fisico è ciò che rende significativi simili confronti.

Zero kelvin equivale a meno 273,15 gradi Celsius, e 273,15 kelvin equivalgono a 0 gradi Celsius.

Tabella di conversione del Kelvin