Was ist der unterschied zwischen einer temperaturskala und einer kelvinskala

Für die Existenz einer tiefsten Temperatur, die nicht unterschritten werden kann, kannst du zwei verschiedene Erklärungen geben:

1. Bei einem Gasthermometer wird der Zusammenhang zwischen der Temperatur und dem Volumen des Gases genutzt. Dabei gilt: Je niedriger die Temperatur, desto kleiner das Volumen des Gases. Nun kann aber das Volumen des Gases nicht null oder gar negativ werden. Entsprechend muss es eine tiefste Temperatur geben, die nicht unterschritten werden kann. Diese lässt sich sogar mit dem Versuch nach Gay-Lussac experimentell bestimmen.
2. Ein Körper besitzt eine bestimmte Innere Energie (kinetische Energie + potentielle Energie). Kühlt man den Körper nun ab, so entzieht man ihm Energie. Die Innere Energie, also die Gesamtenergie aller Atome eines Körpers, kann aber den Wert Null nicht unterschreiten. Es muss also  eine untere Grenze für die Temperatur geben. 

Kelvin-Skala als absolute Temperatur

Genaue Versuche und Überlegungen haben ergeben, dass die tiefste erreichbare Temperatur bei \(\vartheta=-273{,}15\,^\circ{\rm C}\) liegt.

Um negative Temperaturmarken zu vermeiden, wurde die Kelvin-Skala entwickelt.
Kelvin-Temperaturen werden auch absolute Temperaturen genannt und mit einem \(T\) symbolisiert.
Die Kelvin-Skala hat ihren Nullpunkt beim absoluten Nullpunkt. Die Einheit Kelvin wird durch \(\rm K\) abgekürzt.
Eine Temperaturänderung um \(\Delta T=1\,\rm{K}\) entspricht auf der Celsius-Skala ebenfalls einer Änderung um \(\Delta\vartheta=1\,^\circ{\rm C}\)

Nach dem oben Gesagten entspricht \(\vartheta = - 273,15^\circ {\rm C}\) der gleichen Temperatur wie \(T=0\,{\rm K}\). Weiter entsprechen \(\vartheta = 0^\circ {\rm C}\) eine absoluten Temperatur von \(T=273{,}15\,{\rm K}\)

Während der Durchschnittsbürger Temperaturen in der Maßeinheit Grad Celsius angibt, beschreiben Wissenschaftler Temperaturen, Temperaturdifferenzen sowie die Farbtemperatur für gewöhnlich mit Kelvin. Die Einheit geht auf William Thomson (später als Lord Kelvin bekannt) zurück, der zugleich Namensgeber ist.

Inhalt dieser Seite

1. Das Wichtigste in Kürze
2. Was bedeutet Kelvin?
3. Kelvin in Celsius umrechnen
4. Farbtemperatur
5. Verwandte Themen
6. Weiterführende Links
7. Jetzt Gaspreise vergleichen

Das Wichtigste in Kürze

• Das Kelvin ist nach dem Internationalen Einheitensystem die Basiseinheit der thermodynamischen Temperatur.
• Die Temperaturskala findet vor allem im Bereich von Wissenschaft und Technik Verwendung.
• Als Maßeinheit für die Farbtemperatur gibt das Kelvin den Farbeindruck von Lichtquellen an.

Was bedeutet Kelvin?

Das Kelvin – Einheitenzeichen K – ist die SI-Basiseinheit der thermodynamischen Temperatur. Das Kürzel SI steht dabei für das Internationale Einheitensystem (Système international d’unités). Der Begriff thermodynamische Temperatur sagt dagegen aus, dass sich die Temperaturskala auf den absoluten Nullpunkt bezieht, der bei -273,15 Grad Celsius liegt. Dadurch können bei der Skala keine negativen Werte auftreten. Da sich dieser Wert aber nur theoretisch erreichen lässt, handelt es sich bei der Kelvin-Skala um eine Verhältnisskala. Die Celsius-Skala besitzt dagegen einen festgesetzten Nullpunkt: den Gefrierpunkt von Wasser.

Das Kelvin findet insbesondere in den Naturwissenschaften sowie der Technik Verwendung und stellt innerhalb der Europäischen Union und in zahlreichen weiteren Ländern die gesetzliche Temperatureinheit dar (in Deutschland neben Grad Celsius). Die Vereinigten Staaten greifen dagegen auf die sogenannte Rankine-Skala zurück.

Wie rechnet man Kelvin in Grad Celsius um?

Die Einheit Kelvin besitzt die gleiche Skalierung wie die Einheit Grad Celsius. Demzufolge entspricht ein Temperaturunterschied von 10 Kelvin einer Differenz von 10 Grad Celsius. Da sich die Kelvin-Skala am absoluten Nullpunkt orientiert, ist es möglich, den Grad-Celsius-Wert zu errechnen, indem man 273,15 addiert. 0 Grad Celsius entsprechen demnach 273,15 Kelvin. Siedendes Wasser von 100 Grad Celsius hat eine Temperatur von 373,15 Kelvin.

Beispiele für die Umrechnung von Kelvin in Grad Celsius und Fahrenheit

Während die Europäer neben Kelvin auch die Einheit Grad Celsius verwenden, greifen die Vereinigten Staaten auf die Maßeinheit Fahrenheit zurück. Mithilfe der folgenden Formeln lassen sich beide Größen aus der Kelvin-Skala berechnen:

• Temperatur in Grad Celsius = Temperatur in Kelvin – 273,15
• Temperatur in Grad Fahrenheit = Temperatur in Kelvin x 1,8 – 459,67

Eine noch bessere Veranschaulichung der Unterschiede liefert eine direkte Gegenüberstellung. Wie hoch die einzelnen Variablen bei unterschiedlichen Messwerten ausfallen, zeigt die nachfolgende Tabelle:

Kelvin als Maß der Farbtemperatur

Kelvin findet nicht nur im Zusammenhang mit der thermodynamischen Temperatur Verwendung, sondern ist auch die Einheit für die Farbtemperatur. Diese ist unter anderem in der Fotografie und bei der Kategorisierung von Lichtquellen von Bedeutung. Die Farbtemperatur ermöglicht es, den farblichen Eindruck einer Lichtquelle objektiv zu bestimmen. Sie gibt die Temperatur eines Planckschen Strahlers („Schwarzer Körper“) an. Diese lässt sich jeweils einer bestimmten Farbe des von der idealisierten thermischen Strahlungsquelle ausgehenden Lichts zuordnen. Die DIN EN 12665 definiert drei charakteristische Lichtfarben:

• Warmweiß: unter 3.300 Kelvin
• Neutralweiß: zwischen 3.300 und 5.300 Kelvin
• Tageslichtweiß: über 5.300 Kelvin

Welche Farbtemperatur typische Lichtquellen aufweisen, erörtert die nachfolgende Tabelle:

Worin besteht der Unterschied zwischen Kelvin und Lumen?

Während Kelvin die Farbtemperatur beschreibt, gibt die Einheit Lumen Auskunft über die Lichtausbeute, also die Gesamtmenge des von einer Lichtquelle ausgehenden Streulichts. Eine Glühlampe mit einer Leistung von 60 Watt besitzt beispielsweise eine Lichtleistung von etwa 700 Lumen.

Welchen Einfluss hat die Lichtfarbe auf den Menschen?

Die Lichtfarbe hat eine individuelle Wirkung auf den Körper des Menschen, wobei Aspekte wie die kulturelle Prägung und persönliche Vorlieben von Bedeutung sind. Der psychologische Einfluss begründet sich mit dem natürlichen Tagesrhythmus. Wenn die Sonne morgens und abends relativ tief steht, strahlt sie langwelliges – also warmes – Licht (etwa 3.000 Kelvin). Am Mittag ist das Licht mit bis zu 7.000 Kelvin etwas kälter.

Warmes Licht fördert die Bildung des Schlafhormons Melatonin, weshalb viele Menschen es mit Gemütlichkeit assoziieren. Daher dominieren im Wohnbereich häufig warme Lichtfarben. Kälteres Licht senkt den Melatoninspiegel dagegen, wodurch die Leistungsfähigkeit und die Aufmerksamkeit zunehmen. Daher setzen Unternehmen im Arbeitsbereich gerne Lichtquellen mit kälterer Lichtfarbe ein.

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