出典(authority):フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』「2017/06/19 07:00:27」(JST)
| この項目では、温度の単位について説明しています。その他の用法については「ケルヴィン (曖昧さ回避)」をご覧ください。 |
| ケルビン kelvin |
|
|---|---|
| 記号 | K |
| 系 | 国際単位系 (SI) |
| 種類 | 基本単位 |
| 量 | 熱力学温度 |
| 定義 | 水の三重点の熱力学温度の 273.16 分の 1 |
| 由来 | 標準大気圧下での水の沸点と氷点の温度差の 100 分の 1 |
| 語源 | ケルヴィン卿 |
| テンプレートを表示 | |
ケルビン（英語: kelvin, 記号: K）は、熱力学温度（絶対温度）の単位である。国際単位系 (SI) において基本単位の一つとして位置づけられている。
ケルビンの名は、イギリスの物理学者で、絶対温度目盛りの必要性を説いたケルビン卿ウィリアム・トムソンにちなんで付けられた。なお、ケルビン卿の通称は彼が研究生活を送ったグラスゴーにあるケルビン川（英語版）から取られている。
国際単位系におけるケルビンの定義は以下の通りである[1]。
ケルビンが熱力学温度の単位であることから、絶対零度は0ケルビンと定まる。さらに、1ケルビンを水の三重点の熱力学温度の273.16分の1としている。これは、元々はセルシウス度の数値に 273.15 を足した（絶対零度を 0 とした）温度目盛りとして定義されたものであったが、現在では逆にセルシウス度がケルビンを元に定義されている[注 1]。水の三重点の値は厳密に273.16ケルビンである。
なお、セルシウス度の歴史的な定義であった標準大気圧の下での水の氷点と沸点は、現在の定義ではそれぞれ 5000000000000000000♠0 °C および 7002100000000000000♠100 °C と厳密には一致せず、それぞれ6997251900000000000♠0.002519 °C（7002273152518999999♠273.152519 K）、7001999743000000000♠99.9743 °C（7002373124300000000♠373.1243 K） である（水#物理的性質を参照）。
| ケルビンから | ケルビンへ | |
|---|---|---|
| セルシウス度 | [°C] = [K] − 273.15 | [K] = [°C] + 273.15 |
| ファーレンハイト度 | [°F] = [K] × 9⁄5 − 459.67 | [K] = ([°F] + 459.67) × 5⁄9 |
| ランキン度 | [°R] = [K] × 9⁄5 | [K] = [°R] × 5⁄9 |
| 温度の間隔は以下のようになっている。 1 K = 1 °C = 9⁄5 °F = 9⁄5 °R |
||
なお、量記号を単位記号で割ったものは、その量をその単位で計ったときの数値を表す。
1848年、ケルビン卿は論文「絶対温度目盛りについて」(On an Absolute Thermometric Scale) で、"infinite cold"（絶対零度）を目盛りのゼロ点とし、温度間隔はセルシウス度と同じとする温度目盛りの必要性を説いた。ケルビン卿は、当時の気温計により絶対零度は−273 °Cに等しいと計算した[2]。この絶対目盛りは今日では「ケルビン熱力学温度目盛り」として知られている。ケルビンが算出した"−273"という数値は、氷点におけるセルシウス度あたりの気体の膨張率 0.00366 の逆数から求めたものであり、現在認められている値ともほぼ一致している。
1954年の第10回国際度量衡総会 (CGPM) の第3決議にて、水の三重点を正確に273.16ケルビンとする現行の定義が採択された[3][4]。
1967-1968年の第13回国際度量衡総会の決議3にて、それまでの単位名称「ケルビン度」(degree Kelvin)と記号 °K を改め、単位名称を「ケルビン」(kelvin)、記号を K とした[5][6]。そして、尺度ではなく単位であることを明示するために、決議4にて「熱力学温度の単位、ケルビンは、水の三重点の熱力学温度の1⁄273.16である」と定められた[1]。
2005年、国際度量衡委員会 (CIPM) は、定義に使用する水の同位体組成についての補足を追加した[7]。これは、水の物理的性質は、厳密には、その同位体組成の違いによって異なるため、三重点を測定するための水について特定の同位体組成を指定する必要があるからである。ここで指定された水は、ウィーン標準平均海水（en:Vienna Standard Mean Ocean Water, VSMOW）と呼ばれるものであり、水の厳密な物理的性質を計測する場合の国際標準物質となっているものである[8]。
ケルビンは国際単位系の単位であり、単位記号は大文字の K で書き出すのが正しい（その他、人名に由来する単位には大文字が用いられる）[9]。
英語など複数形と単数形を区別する言語では、ボルト・オームなど他のSI単位と同様、数値が1以外のときには複数形で表記される（例：「水の三重点は正確に273.16ケルビンである」は "the triple point of water is exactly 273.16 kelvins" となる[10]）。「ケルビン温度目盛り ("Kelvin scale")」という用語における"Kelvin"は形容詞として機能し、この場合は頭文字を大文字で書く。
他の大部分のSI単位の記号（例外は角度の単位（例:45°3′4″））と同様、数値と単位記号の間には、"99.987 K" のように空白を入れる[11][12]。
1967年の第13回CGPMまで、ケルビンは他の温度の単位と同様、「度」(degree)と呼ばれていた。他の温度の単位との区別のために「ケルビン度」("degree Kelvin") や「絶対度」("degree absolute") と呼び、記号を「 °K」としていた。1948年から1954年までは「絶対度」が正式な単位名称であったが、ランキン度のことも絶対度と呼ぶことがあり、曖昧さがあった。第13回CGPMで単位名称が「ケルビン」（記号:K）に改められた[13]。
「度」（degree, °）は測定の尺度であり、セルシウス度（摂氏度）やファーレンハイト度（華氏度）などのように任意の参照点に関連して値が決められていることを意味する。それに対し、「度」のつかない「ケルビン」は、測定の単位であることを表している。「測定の尺度」においては、数値と実際の物理量は比例しておらず、数値の算術的計算に物理的な意味はない。「測定の単位」の場合は、数値と実際の物理量が比例している。例えば、ケルビンによる値が2倍になるということは、その系の内部エネルギーが2倍になることを意味する[注 2]。
科学と技術の分野では、同じ文章中でセルシウス度とケルビンを併用することがしばしばある（例えば「測定値は7002273160280000000♠0.01028 °Cで、不確かさは60 µK」）。ケルビンとセルシウス度の温度の間隔は同じであり、SIにおいてはセルシウス度は「セルシウス温度を表すためのケルビンの特別な名称」とされているので、このような表記は許容される[14]。第13回CGPMの決議3で「温度間隔はセルシウス度によって表現しても良い」と公式に支持されており[5]、「°C」と「K」を併用する習慣は科学的な分野の広範囲にわたり見られる。「µ°C」（マイクロ度、microdegrees Celsius）のような、温度間隔を表すセルシウス度にSI接頭辞を伴った形の使用は、広く採用されなかった。
2007年、測温諮問委員会からCIPMに、現行の定義では、20 K以下と7003130000000000000♠1300 K以上で十分な計測ができない報告がなされた。測温諮問委員会では、現行の水の三重点による定義よりも、ボルツマン定数を基準にした方がより良い温度の計量ができ、低温や高温での計測困難を克服できると考えた[15]。CIPMは、ボルツマン定数を正確に6977138065049999999♠1.3806505×10−23 J/Kに固定することでケルビンを定義することを提案した[16]。CIPMは、この提案が2011年の第24回CGPMで採択されることを望んでいたが、第24回CGPMでは、この提案はSI基本単位全体の見直しの一部として考慮すべきとして、採択は2014年のCGPMに延期された[17]。2014年の第25回CGPMでは、「提示されたデータは、新しいSIの定義を採択するには、十分頑強ではない」として、2018年の第26回CGPMまで改訂を延期することとされた[18]。
科学的な視点では、この再定義により、温度の単位が他のSI基本単位と関連づけられ、どんな特定の物質からも独立した安定した定義を得ることができる。実際的な視点では、再定義の影響はほとんどない。水は依然として0 °C（273.15 K）で凍る[19]。
ケルビンは、光源の色温度の単位としても用いられる[20]。色温度は、黒体がその温度に応じた色の光を放射するという原理に基づく。約7003400000000000000♠4000 K以下の温度の黒体は赤みががって見え、約7003750000000000000♠7500 K以上の黒体は青っぽく見える。画像投影と写真撮影の分野において、色温度は重要である。昼光用のフィルムの感光乳剤は約7003560000000000000♠5600 Kの色温度が要求される。恒星のスペクトル分類とヘルツシュプルング・ラッセル図上の位置は、「有効温度（英語版）」として知られる恒星の表面温度に基づいている。例えば、太陽の光球は、7003577800000000000♠5778 Kの有効温度を持つ。
デジタルカメラや画像編集ソフトウェアでは、編集や設定メニューで色温度(K)をよく使う。色温度が高くなると、画像は白または青っぽく見えるようになる。Kの値を小さくすると、画像は赤っぽく暖みのある色になる。
電子工学において、回路にどれくらいノイズが乗っているか（ノイズ・フロア（英語版））の指標としてケルビンが使われ、これを雑音温度（英語版）という。熱雑音（ジョンソン–ナイキスト・ノイズ）は、ボルツマン定数に由来するノイズで、フリスの雑音の公式（英語版）を使用している回路の雑音温度を決定するのに用いることができる。
| 記号 | Unicode | JIS X 0213 | 文字参照 | 名称 |
|---|---|---|---|---|
| K | U+212A |
- |
KK |
ケルビン |
ケルビンの単位記号は、コードポイントU+212A K kelvin signでUnicodeにコード化されている。しかしこれは、既存の文字コードとの互換性のために用意されている互換文字である。Unicode標準では、この文字の代わりにU+004B K latin capital letter k、つまり普通のアルファベットの大文字のKを使うことを推奨している。「次の3つの文字様記号は、普通の文字と正準等価である: U+2126 Ω ohm sign, U+212A K kelvin sign, and U+212B Å angstrom sign。これら3つの全ての文字については、普通の文字が使われなければならない。」[21]
| ケルビン | セルシウス度 | ファーレンハイト度 | ランキン度 | ドリール度 | ニュートン度 | レオミュール度 | レーマー度 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 絶対零度 | 0 | −273.15 | −459.67 | 0 | 559.725 | −90.14 | −218.52 | −135.90 |
| 地球表面の最低気温（※1） | 183.95 | −89.2 | −128.56 | 331.11 | 283.8 | −29.436 | −71.36 | −39.33 |
| ファーレンハイトの寒剤 | 255.37 | −17.78 | 0 | 459.67 | 176.67 | −5.87 | −14.22 | −1.83 |
| 水の融点（標準状態下） | 273.15 | 0 | 32 | 491.67 | 150 | 0 | 0 | 7.5 |
| 地球表面の平均気温 | 288 | 15 | 59 | 518.67 | 127.5 | 4.95 | 12 | 15.375 |
| 人間の平均体温 | 309.95 | 36.8 | 98.24 | 557.91 | 94.8 | 12.144 | 29.44 | 26.82 |
| 地球表面の最高気温（※2） | 329.85 | 56.7 | 134.06 | 593.73 | 64.95 | 18.711 | 45.36 | 37.268 |
| 水の沸点（標準状態下） | 373.15 | 100 | 212 | 671.67 | 0 | 33 | 80 | 60 |
| チタンの融点 | 1941 | 1668 | 3034 | 3494 | −2352 | 550 | 1334 | 883 |
| 太陽の表面温度 | 5800 | 5526 | 9980 | 10440 | −8140 | 1823 | 4421 | 2909 |
| [ヘルプ] |
| ウィクショナリーにケルビンの項目があります。 |
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| リンク元 | 「華氏」「摂氏」「Kelvin」「kelvin」 |
| 関連記事 | 「ビン」 |
| 華氏 | 摂氏 | |
| 氷点 | 32.0 F | 0.0 C |
| 平熱 | 98.6 F | 37 C |
| 発熱 | 100.0 F | 37.8 C |
| 沸点 | 212.0 F | 100.0 C |
華氏度（かしど）は、数種ある温度目盛のうちの1つであるファーレンハイト温度目盛（華氏温度目盛）によって計測した温度の単位である。ファーレンハイト度（ファーレンハイトど）とも言う。「華氏」は、考案者ファーレンハイト（Fahrenheit）の中国語における音訳「華倫海特」（普通話ではHualunhaite）によるものである。
ファーレンハイト温度目盛は、ドイツの物理学者ガブリエル・ファーレンハイトが1724年に提唱したもので、その名前を取って呼ばれる。ファーレンハイト度は、他の温度目盛と同様「度」（記号:°）の単位がつけられ、他の温度目盛による値と区別するためにファーレンハイトの頭文字を取って"°F"と書き表される。「32°F」は、日本語では「華氏32度」、英語では"32 degrees Fahrenheit"、または、"32 deg F"と表現される。
ファーレンハイト温度目盛では、水の氷点を1 E2 K（32°F）、沸点を212度（212°F）とする。水の氷点と沸点の間は180度に区切られる。よって、この温度目盛によって計った温度Fは、セルシウス温度目盛による値（セルシウス度、摂氏度）Cと、以下の関係にある。
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セルシウス度に対するケルビンに対応するものとして、絶対零度を0としてファーレンハイト度の目盛りを振ったランキン度がある。
ファーレンハイトがこの温度目盛を作った時の話には、いくつかの説がある。
日本では1.と2.を合わせたものがよく知られているが、アメリカでは3.が有名であるようである。
ファーレンハイトの計測は完全に正確ではなかった。彼が作ったオリジナルの目盛によって計った水の氷点・沸点は32度・212度とは異なっていた。彼の死後、その値が32度・212度となるように調整された。その結果、人の体温は96度ではなく98.6度となった。
1960年代まで、多くの英語圏の国でファーレンハイト度は気候・産業・医療における温度の基準となっていた。1960年代後半から1970年代にかけて、メートル法への切り換えの一環としてセルシウス度（摂氏度）の導入が政府によって行われた。しかし、切り換えのための努力にもかかわらず、現在でも多くの英語圏の国では非科学分野での温度計測にファーレンハイト度が広く使用されている。
ファーレンハイト度の支持者は、これがファーレンハイト度が利用者によって親しみやすいからだと主張している。地球上の居住可能地域の大部分で気温変化は0°Fから100°Fの範囲に収まり、ファーレンハイト度は生活感覚に直結した温度目盛であると主張している。
しかし、そのような温度と生活感覚の相互関係は、単に習慣から生まれるものである。日常摂氏を使用している人であれば、マイナスの温度では霜が降り、0-10℃は寒い、10-20℃は適温、20-30℃は暖かい、30-40℃は暑いということを知っている。
アメリカ合衆国・ジャマイカでは、メートル法への置き換えが生産者側・消費者側の両方で大きな抵抗に遭っているため、ファーレンハイト度は様々な分野で広く使われ続けている。同様にイギリスの一部では、低い温度はセルシウス度で表されるが、日常的に使われる温度はファーレンハイト度で測定されている。カナダではメディアはセルシウス度で温度が報じるが、年配のカナダ人は今でもファーレンハイト度で温度を表す。
また、ファーレンハイト度での人間の平熱が98.6度であることはよく知られていて、体温が華氏100度以上になると治療が必要とされる。
テンプレート:単位
セルシウス度（セルシウスど、記号:℃/°C）は、温度（セルシウス温度）の物理単位である。欧米では考案者の名前からセルシウス度と呼ばれており、日本などではセルシウスを中国語で書いた摂爾修から摂氏温度（せっしおんど、せしおんど）ともいう。
現在の定義は、「ケルビン（K）で表した熱力学温度の値から273.15を減じたもの」である。元々の定義は水の凝固点を0度、沸点を100度とするものであった（詳しくは#歴史を参照）。
例えばセルシウス度による温度は、日本語では「15℃」または「摂氏15度」という。「C」または「摂氏」を省略しない書き方が正式であるが、日常生活においては単に「15度」と表現することも多く、同様に「度」という表現を用いるファーレンハイト度（華氏温度）や角度と混同される恐れがある。英語では"fifteen degrees Celsius" と読み、"15 deg C"と略記する。日本語の場合にも科学の学術の発音では上記誤解を避けるため「ドシー」と呼ぶこともある。
セルシウス度はスウェーデン人のアンデルス・セルシウスが1742年に考案したものに基づいている。当初は1気圧下における水の凝固点を100℃、沸点を0℃として、その間を100等分し、低温領域、高温領域に伸ばしていた。しかしその後、定義は凝固点を0℃、沸点を100℃とする現在の方式に改められた。これは、カール・フォン・リンネか、セルシウスの用いていた殆どの温度計の製作者であるDaniel Ekstromの換言によるものかもしれないといわれている。
水の沸点と融点の間に100の目盛があることから、この体系のもともとの名称はcentigrade（「百分度」の意）であったテンプレート:要出典。しかし1948年の第9回国際度量衡総会にて、名称が正式にセルシウスへと変更になった。これには、セルシウス自身の認知のためと、SI接頭辞であるセンチ (centi) との衝突からくる混乱（centigradeがgradeという単位の100分の1と勘違いされる）を避けるという目的があった。
その後の物理的な計測方法の進歩と熱力学温度の採用により、現在の定義は「ケルビンで表した熱力学温度の値から273.15を減じたもの」となっている。つまり、水の三重点を0.01℃とし、水の三重点と絶対零度の温度差の273.16分の1を1℃としている。「273.16分の1」という数字は、セルシウス度における1度の温度差をそのままケルビンの1度の温度差として使用するためのものである。すなわち、セルシウス度とケルビンの目盛の幅（1度の温度差）は等しい。なお、この定義により、水の沸点はちょうど100℃から99.974℃に変更された。
セルシウス度は日常の様々なところで用いられているが、英国やアイルランドの放送メディアの中にはセンチグレードと呼ぶところも多い。アメリカのメディアだけは依然単独でファーレンハイト度を用いている。
セルシウス度からファーレンハイト度への換算 <math>F=1.8C+32</math>
ファーレンハイト度からセルシウス度への換算 <math>\textstyle C=\frac{5}{9}(F-32)</math>
-40℃と-40℉が等しいことを利用した、別の換算方法もある。 <math>\textstyle C=\frac{(F+40)}{1.8}-40</math>
テンプレート:温度の単位の比較
| 記号 | Unicode | JIS X 0213 | 文字参照 | 名称
テンプレート:CharCode |
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