Kelvin
El kelvin es la unidad del SI de temperatura en una escala absoluta que empieza en el cero absoluto; K es igual a los grados Celsius más 273.15.
Formula
K = ^\circ C + 273.15
Definition
El kelvin es la unidad base del SI para la temperatura, construida sobre una escala absoluta cuyo cero, el cero absoluto, es lo más frío que algo puede llegar a estar, así que no hay lecturas negativas en kelvin. Un paso de kelvin tiene el mismo tamaño que un grado Celsius; las escalas solo empiezan a contar desde lugares distintos, y convertir entre ellas significa sumar $273.15$ a una lectura Celsius: $K = ^\circ\text{C} + 273.15$. Desde 2019 el kelvin se define fijando la constante de Boltzmann exactamente en $k = 1.380649 \times 10^{-23}\ \text{J/K}$, vinculando la temperatura directamente con la energía por partícula, con el punto triple del agua en $273.16\ \text{K}$ y el punto de hielo en $273.15\ \text{K}$. La temperatura absoluta es lo que aparece en toda relación termodinámica fundamental, incluyendo la ley de los gases ideales $PV = nRT$, la eficiencia de Carnot $1 - T_c/T_h$, el factor de Boltzmann $e^{-E/kT}$, y la radiación de cuerpo negro $P \propto T^4$.
Example
El agua se congela a $273\ \text{K}$ y hierve a $373\ \text{K}$, y la temperatura ambiente es de unos $293\ \text{K}$; convertir $-40^\circ\text{C}$ da $-40 + 273.15 = 233.15\ \text{K}$, y convertir $310\ \text{K}$ (temperatura corporal) de vuelta da $310 - 273.15 = 36.85^\circ\text{C}$. Un recipiente rígido y sellado de gas a $27^\circ\text{C}$ ($300\ \text{K}$) y $150\ \text{kPa}$ calentado a $127^\circ\text{C}$ ($400\ \text{K}$) alcanza $P_2 = 150 \times 400/300 = 200\ \text{kPa}$, ya que la presión escala con la temperatura absoluta; usar Celsius directamente habría predicho un absurdo $150 \times 127/27 \approx 706\ \text{kPa}$.
Key Insight
Las leyes de los gases solo funcionan con kelvin: decir que un gas a $20^\circ\text{C}$ tiene el doble de presión que el mismo gas a $10^\circ\text{C}$ está mal, ya que la razón real es $293/283$, cerca de $1.04$. La escala Kelvin existe porque la temperatura es fundamentalmente energía por grado de libertad, y solo una escala cuyo cero signifique cero energía térmica puede hacer que las razones de temperaturas tengan sentido físico.