Convertir des °C en K

Celsius place le zéro au point de congélation de l’eau et le cent à son point d’ébullition, au niveau de la mer. Anders Celsius avait d’abord proposé l’échelle à l’envers : chez lui, le zéro était l’ébullition.

Le kelvin part du zéro absolu, là où il n’y a plus d’énergie thermique à retirer, et ses graduations ont la taille de celles de Celsius. Il ne prend pas de symbole de degré : on écrit 300 K, pas 300 °K.

degré Celsius et kelvin ne commencent pas à compter au même endroit : aucun nombre seul ne convertit de l'un à l'autre. Multiplier est précisément l'erreur que cette page existe pour éviter — c'est juste à une température exactement, faux partout ailleurs, et l'écart grandit à mesure qu'on s'éloigne de ce point.

Les deux bouts de l'échelle de cette page le montrent. 0 °C font 273,15 K et 100 °C font 373,15 K : cent pas d'un côté, 100 de l'autre, et les deux zéros posés à des endroits différents. D'où la formule en deux parties, quelque chose à multiplier et quelque chose à ajouter ; enlevez l'addition et le résultat cesse d'être faux lentement pour devenir franchement faux.

Le kelvin part du zéro absolu, le point où il ne reste plus d'énergie thermique à retirer et sous lequel il n'y a plus rien à mesurer. C'est ce qui en fait une échelle sur laquelle on peut multiplier : 200 K, c'est vraiment le double de 100 K, là où 200 °C n'est pas le double de 100 °C.

Ni le Celsius ni le Fahrenheit ne peuvent en dire autant. Leurs zéros ont été choisis, pas trouvés, et c'est pourquoi doubler une valeur en Celsius ne signifie strictement rien.

Toute autre conversion de ce site remet une grandeur à l’échelle. Celle-ci déplace une origine. Un kelvin est défini comme étant exactement de la même taille qu’un degré Celsius, donc les deux échelles ne diffèrent que par la position de leur zéro, et la conversion est 273,15 ajouté au chiffre Celsius et rien d’autre. 20 °C font 293,15 K, 0 °C fait 273,15 K, et -273,15 °C fait 0 K.

Cela fait de cette conversion la seule de la catégorie température qui n’a aucune multiplication, et la plus facile à vérifier. Les deux chiffres doivent toujours différer d’exactement 273,15, donc une réponse écartée de 273 ou de 0,15 a perdu un chiffre plutôt que fait une erreur d’arrondi. Si un résultat semble à peu près correct, soustrayez et confirmez exactement — « à peu près correct » n’est pas un état dans lequel cette conversion existe.

Zéro kelvin est le point auquel un système ne contient plus d’énergie thermique qui pourrait lui être retirée. Ce n’est pas « très froid » sur le même continuum qu’un congélateur ;c’est la borne inférieure que l’échelle de température a, et c’est pourquoi une échelle absolue ne porte pas de valeurs négatives et pourquoi la physique s’y écrit plutôt qu’en Celsius.

On ne peut pas l’atteindre, et c’est le troisième principe de la thermodynamique plutôt qu’une limitation d’ingénierie : chaque étape de refroidissement retire une fraction de ce qui reste, donc le nombre d’étapes nécessaires pour arriver à zéro n’est pas borné. Des laboratoires sont descendus à des milliardièmes de kelvin sans refermer l’écart. La température de fond de l’espace vide est de 2,725 K, soit -270,4 °C, et quelques nébuleuses ont été mesurées encore plus froides.

L’unité est le kelvin, le symbole est K, et il ne prend ni le signe des degrés ni le mot « degrés ». C’est 300 K, lu « trois cents kelvins ». C’est le cas depuis 1967, quand le nom « degré Kelvin » et le symbole °K ont été officiellement retirés, donc tout ce qui s’imprime en °K depuis cette date reflète une habitude plutôt qu’une norme.

Deux conventions plus petites voyagent avec. Le nom de l’unité est en minuscules dans le texte courant — un kelvin, trois cents kelvins — alors que le symbole est en majuscule, ce qui est la règle générale des unités SI nommées d’après une personne ;Lord Kelvin tenait son titre de la rivière qui traverse Glasgow. Et il y a une espace entre le nombre et le symbole, 300 K plutôt que 300K, la même règle qui donne à 20 °C son espace avant le signe des degrés.

Parce que les deux échelles partagent la même taille de degré, toute différence de température est le même nombre dans les deux. Un processus qui réchauffe quelque chose de 15 °C le réchauffe de 15 K, et il n’y a rien à ajouter. C’est l’endroit où la conversion n’est pas seulement simple mais absente, et c’est pourquoi les fiches techniques citent les coefficients de température par K tout en voulant dire par degré Celsius.

Donc une résistance cotée 50 ppm/K dérive de cinquante parties par million pour chaque degré Celsius de changement, et une résistance thermique de 3 K/W élève une jonction de 3 °C pour chaque watt qu’elle dissipe. Ajouter 273,15 à l’un ou l’autre serait une erreur de catégorie, parce que ni l’un ni l’autre n’a jamais été un relevé. Le test est de savoir si le nombre garderait le même sens si le zéro se déplaçait — si oui, aucun décalage ne s’y applique.

Un rapport de deux relevés Celsius ne veut rien dire, et c’est le cas concret qui justifie de convertir. Réchauffer l’air de 20 °C à 40 °C ne double rien. En kelvin, le même changement est 293,15 K à 313,15 K, une hausse de 6,8 %, et c’est ce chiffre plutôt que le doublement que toute loi physique utilisera.

Mené à terme : un récipient fermé de gaz à 20 °C et 1 bar, réchauffé à 40 °C, atteint environ 1,068 bar, parce que la pression à volume constant suit la température absolue. Le faire en Celsius et doubler donne 2 bar, ce qui est à presque un facteur deux près, et c’est une réponse dangereuse à donner sur un récipient sous pression. La même règle s’applique à la chaleur rayonnée, qui suit la puissance quatrième de la température absolue, et aux limites de rendement thermodynamique, qui sont des rapports de kelvins.

Jusqu’en 2019 le kelvin était défini par l’eau : exactement 1/273,16 de la température thermodynamique du point triple de l’eau, l’unique combinaison de température et de pression où glace, liquide et vapeur coexistent. Ce point se situe à 273,16 K, soit 0,01 °C, et le centième de degré qu’il contient est ce qui a mis le ,15 dans chaque conversion de cette page.

Depuis la révision de 2019 du SI, le kelvin est fixé en donnant à la constante de Boltzmann la valeur exacte 1,380649 × 10⁻²³ joules par kelvin — un lien vers l’énergie plutôt que vers une substance. Rien de mesurable n’a changé au moment de la redéfinition ;ce qui a changé est que le point triple est devenu une grandeur mesurée avec une incertitude. Le décalage de 273,15 a été laissé exactement là où il était, donc cette conversion est une définition et ne sera pas révisée.

Un petit ensemble couvre l’essentiel : le zéro absolu à 0 K, l’eau qui gèle à 273,15 K, l’ambiance standard de laboratoire à 298,15 K, l’eau qui bout à 373,15 K, et la température du corps à 310,15 K. Tous se terminent en ,15, ce qui fait office de vérification — un nombre entier en Celsius se convertit toujours en un kelvin terminé par ,15, et tout autre chose signifie qu’un chiffre s’est égaré.

Les deux conditions standard méritent d’être distinguées, parce que la littérature publiée utilise les deux et dit rarement laquelle. La température et pression standard de l’IUPAC est 273,15 K avec 100 kPa ;la température et pression ambiante standard est 298,15 K à la même pression. Un volume molaire cité sans nommer l’une ou l’autre est ambigu à environ neuf pour cent près, ce qui est la différence entre 22,7 et 24,8 litres par mole.

La constante est exacte, donc la seule question est de combien de chiffres la figure Celsius est digne. Une pièce mesurée au degré près à 21 °C devient 294,15 K, et ces deux chiffres de queue ont été hérités de la constante plutôt que du thermomètre — les écrire suppose un centième de degré que personne n’a mesuré. Dans un rapport, 294,2 K ou 294 K est le chiffre honnête.

Au-dessus de quelques centaines de kelvins, le ,15 cesse totalement de rivaliser. Un four à 1 200 °C fait 1 473,15 K, et 1 473 K fait exactement la même affirmation. Le décalage ne rivalise avec la précision de la mesure qu’aux températures ordinaires, ce qui est précisément là où le travail de laboratoire se trouve, donc l’habitude qui survit à la relecture est de porter le ,15 à travers le calcul et de le laisser tomber quand le chiffre s’écrit.