Kelvin (°K)

O kelvin é a unidade de base da temperatura termodinâmica no Sistema Internacional de Unidades. O seu símbolo é K, escrito sem sinal de grau e sem a palavra grau, pelo que as temperaturas se indicam como 300 kelvin e não como 300 graus kelvin.

O seu zero é o zero absoluto, a temperatura à qual o movimento térmico das partículas atinge o mínimo permitido pela mecânica quântica. Nada pode estar mais frio, o que faz do kelvin uma escala absoluta e não relativa. Essa propriedade importa na física porque as razões passam a ter sentido: um gás a 600 kelvin tem o dobro da temperatura absoluta de um a 300, afirmação simplesmente falsa se as mesmas temperaturas forem escritas em Celsius ou em Fahrenheit.

O tamanho do kelvin é idêntico ao do grau Celsius, pelo que as diferenças de temperatura são numericamente iguais em ambos. Só o desvio difere, e vale exatamente 273,15. William Thomson, mais tarde lorde Kelvin, propôs a escala absoluta em 1848, deduzindo dos trabalhos de Carnot sobre máquinas térmicas que teria de existir uma temperatura termodinâmica independente de qualquer substância particular.

Desde 2019 o kelvin define-se fixando a constante de Boltzmann em exatamente 1,380649 vezes dez elevado a menos vinte e três joules por kelvin. A definição anterior usava o ponto triplo da água, um ponto físico real que, ainda assim, depende da composição isotópica da amostra. A criogenia, a astronomia, a espetroscopia e a temperatura de cor na fotografia e na iluminação usam a unidade, e por isso uma lâmpada de luz quente se vende como 2700 K e a luz do dia como 5500 K.

Disciplinas inteiras habitam pontos concretos da escala. O fundo cósmico de micro-ondas fica em 2,725 kelvin, o ponto de ebulição do hélio líquido em 4,2, e os supercondutores do tipo antigo trabalham abaixo de cerca de 20, razão por que precisam de hélio e não de azoto. O azoto líquido ferve a 77 kelvin e é barato, pelo que a descoberta em 1986 de materiais supercondutores acima dessa marca mudou o que era praticável. No outro extremo, uma lâmpada de filamento trabalha perto de 2800 kelvin, a superfície do Sol está a 5800 e o seu núcleo atinge quinze milhões. Exprimir tudo isto numa só escala com um zero físico é o que torna tais comparações significativas.

Zero kelvin equivale a menos 273,15 graus Celsius, e 273,15 kelvin equivalem a 0 graus Celsius.

Tabela de conversão do Kelvin