विज्ञान छात्रों के लिए केल्विन से सेल्सियस की व्याख्या

अगर आप भौतिकी, रसायन विज्ञान, या किसी भी ऐसे क्षेत्र का अध्ययन कर रहे हैं जिसमें ऊष्मप्रवाहिकी शामिल है, तो आप जल्द ही केल्विन का सामना करेंगे। यह शुरुआत में अजीब लगता है — 300 K या 4 K जैसे तापमान — क्योंकि कोई डिग्री चिन्ह नहीं है और कोई नकारात्मक मान नहीं है। लेकिन एक बार जब आप केल्विन और सेल्सियस के बीच के संबंध को समझ जाते हैं, तो उनके बीच रूपांतरण सीधा होता है।

Temperature Converter केल्विन, सेल्सियस और फारेनहाइट रूपांतरणों को सीधे संभालता है। यह लेख पैमानों के बीच संबंध, रूपांतरण सूत्र, और प्रत्येक का वास्तविक उपयोग कहाँ होता है, यह समझाता है।

रूपांतरण सूत्र

केल्विन और सेल्सियस पैमाने बिल्कुल एक ही डिग्री आकार का उपयोग करते हैं। एक डिग्री सेल्सियस और एक केल्विन समान तापमान परिवर्तन को दर्शाते हैं। एकमात्र अंतर यह है कि शून्य कहाँ रखा जाता है।

°C = K − 273.15

K = °C + 273.15

तो:

• 0 K = −273.15 °C (निरपेक्ष शून्य)
• 273.15 K = 0 °C (पानी का हिमांक)
• 373.15 K = 100 °C (पानी का क्वथनांक)
• 293 K ≈ 20 °C (आरामदायक कमरा)

चूँकि डिग्री आकार समान हैं, किसी भी तापमान अंतर का दोनों पैमानों में समान संख्यात्मक मान होता है। 10 K का परिवर्तन 10 °C के परिवर्तन के समान है। यह महत्वपूर्ण है जब आप समीकरणों के साथ काम कर रहे हों — जब समीकरण तापमान अंतर (ΔT) को शामिल करता है तो आप दोनों इकाइयों में से कोई भी उपयोग कर सकते हैं, लेकिन जब समीकरण निरपेक्ष तापमान को शामिल करता है तो आपको केल्विन का उपयोग करना चाहिए।

संदर्भ रूपांतरण तालिका

केल्विन निरपेक्ष शून्य से शुरू क्यों होता है

सेल्सियस पैमाना पानी के चारों ओर डिजाइन किया गया था: 0 हिमांक है, 100 क्वथनांक है। यह रोजमर्रा की जिंदगी के लिए एक व्यावहारिक संदर्भ है। लेकिन भौतिकी के लिए, यह एक समस्या पैदा करता है — −273.15 °C से नीचे के तापमान असंभव हैं, फिर भी सेल्सियस उन्हें संख्याओं के रूप में व्यक्त कर सकता है (−274 °C, −1000 °C) बिना किसी संकेत के कि ये मान अभौतिक हैं।

निरपेक्ष शून्य (0 K) सबसे निम्न संभावित तापमान है। निरपेक्ष शून्य पर, कणों में न्यूनतम संभावित तापीय ऊर्जा होती है — इससे अधिक ठंड नहीं हो सकती। ब्रह्मांड में कोई भी चीज 0 K से अधिक ठंड नहीं है, और बिल्कुल 0 K तक पहुँचना सैद्धांतिक रूप से असंभव है।

विलियम थॉमसन (लॉर्ड केल्विन) ने 1848 में निरपेक्ष तापमान पैमाना सटीक रूप से इसलिए प्रस्तावित किया ताकि ऊष्मप्रवाहिकी समीकरणें स्वच्छ तरीके से काम करें। आदर्श गैस का नियम, एन्ट्रॉपी समीकरणें, और ऊष्मप्रवाहिकी में अधिकांश संबंधों को एक ऐसे तापमान की आवश्यकता है जो नकारात्मक न हो सके। केल्विन यह प्रदान करता है।

उदाहरण के लिए, आदर्श गैस का नियम:

PV = nRT

यहाँ T को केल्विन में होना चाहिए। यदि आप सेल्सियस मान डालते हैं, तो समीकरण गलत उत्तर देता है जब भी T नकारात्मक है — जिसमें हिमांक से नीचे का कोई भी तापमान शामिल है। केल्विन में, T हमेशा सकारात्मक होता है, और समीकरण सही तरीके से काम करता है।

केल्विन का उपयोग कहाँ होता है (और कहाँ नहीं)

केल्विन विज्ञान और इंजीनियरिंग में मानक है। आप इसे यहाँ देखेंगे:

• भौतिकी: ऊष्मप्रवाहिकी, क्वांटम यांत्रिकी, ब्लैकबॉडी विकिरण, क्रायोजनिक्स
• रसायन विज्ञान: गैस नियम गणना, प्रतिक्रिया गतिकी, विद्युत रसायन
• खगोल भौतिकी: तारकीय तापमान, अंतरिक्ष सूक्ष्म तरंग पृष्ठभूमि (2.7 K), अंतरतारकीय माध्यम
• सामग्री विज्ञान: अतिचालकता अनुसंधान (आमतौर पर 100 K से नीचे), चरण संक्रमण
• फोटोग्राफी: प्रकाश स्रोतों का रंग तापमान (दिन का उजाला लगभग 5500–6500 K है, मोमबत्ती की लौ लगभग 1800 K है)

केल्विन का उपयोग रोजमर्रा की जिंदगी, मौसम पूर्वानुमान, खाना पकाने, या चिकित्सा में नहीं होता है। उन संदर्भों के लिए, सेल्सियस (या यूएस में फारेनहाइट) सार्वभौमिक है। आप कभी नहीं सुनेंगे कि कोई कहे "बाहर 295 K है" — यह केवल उन संदर्भों में उपयोगी है जहाँ निरपेक्ष तापमान महत्वपूर्ण है।

फोटोग्राफी और प्रकाश में रंग तापमान

शुद्ध विज्ञान के बाहर एक व्यावहारिक क्षेत्र जहाँ केल्विन दिखाई देता है, वह है फोटोग्राफी और प्रकाश डिजाइन। "रंग तापमान" एक प्रकाश स्रोत के रंग को वर्णित करता है, जिसे केल्विन में मापा जाता है।

अधिक केल्विन मतलब "ठंडी" (नीली) रोशनी — जो रोजमर्रा के अंतर्ज्ञान के विपरीत है जहाँ "गर्म" रंगों को गर्म बताया जाता है। यह फोटोग्राफी में नए लोगों को भ्रमित करता है। एक 3,000 K बल्ब गर्म पीले-नारंगी दिखता है; एक 10,000 K आसमान ठंडा नीला दिखता है। ब्लैकबॉडी विकिरण की भौतिकी जिम्मेदार है: एक गर्म वस्तु नीली रोशनी उत्सर्जित करती है।

केल्विन बनाम सेल्सियस बनाम फारेनहाइट: तेजी से तुलना

ध्यान दें कि केल्विन डिग्री चिन्ह का उपयोग नहीं करता है। आप "300 K" लिखते हैं, "300°K" नहीं। यह अंतर्राष्ट्रीय वजन और माप ब्यूरो द्वारा मानकीकृत किया गया था ताकि यह जोर दिया जा सके कि केल्विन एक निरपेक्ष पैमाना है, सापेक्ष नहीं।

सामान्य परीक्षा और होमवर्क रूपांतरण

ये भौतिकी और रसायन विज्ञान के पाठ्यक्रम में अक्सर आते हैं:

अधिकांश पाठ्यक्रमों के लिए, 273.15 को 273 तक गोल करना स्वीकार्य है जब तक समस्या अन्यथा न बताई गई हो। कई पाठ्यपुस्तकें 273 को एक सुविधाजनक सन्निकटन के रूप में उपयोग करती हैं।

मानक तापमान और दबाव (STP)

रसायन विज्ञान में, आप अक्सर STP — मानक तापमान और दबाव पर निर्दिष्ट प्रतिक्रियाएँ या गैस गणना देखेंगे। परिभाषा समय के साथ बदल गई है:

• पुरानी IUPAC परिभाषा (1982 से पहले): 0 °C (273.15 K) और 1 atm
• वर्तमान IUPAC परिभाषा (1982 के बाद): 0 °C (273.15 K) और 100 kPa (लगभग 0.987 atm)

कुछ पाठ्यपुस्तकें अभी भी पुरानी परिभाषा का उपयोग करती हैं, इसलिए जाँचें कि आपका पाठ्यक्रम कौन सी का उपयोग करता है। मानक प्रयोगशाला तापमान अक्सर अलग से 25 °C (298.15 K) और 1 atm के रूप में सूचीबद्ध होता है — यह "SLC" (मानक प्रयोगशाला स्थितियाँ) है या कभी-कभी "SATP" (मानक परिवेश तापमान और दबाव)।

अधिकांश गैस नियम समस्याओं के लिए, आप तापमान को केल्विन में परिवर्तित करेंगे और अपने ऑफसेट के रूप में 273 या 273.15 का उपयोग करेंगे। Temperature Converter यदि आपको त्वरित जाँच की आवश्यकता है तो अंकगणित को संभालता है।