°C を K に変換

摂氏は水が凍る点を 0、沸く点を 100 に置きます（海面での話です）。アンデルス・セルシウス自身が提案したのは逆向きの目盛りで、彼のもとでは 0 が沸点でした。

ケルビンは絶対零度から始まります。そこからはもう熱エネルギーを取り出せない点です。刻み幅は摂氏と同じで、度の記号は付けません。300 K と書き、300 °K とは書きません。

摂氏とケルビンは同じ場所から数え始めていないので、この 2 つのあいだを 1 つの数で行き来することはできません。掛け算をすることこそ、このページが防ごうとしている間違いです。それはひとつの温度でだけ正しく、ほかのすべてで外れ、その点から離れるほど外れ方は大きくなります。

このページ自身の両端がそれを見せてくれます。0 °C は 273.15 K、100 °C は 373.15 K。片方で 100 歩ぶん、もう片方で 100 ぶん、しかも 2 つのゼロは別の場所にあります。上の式に、掛ける部分と足す部分の 2 つがあるのはそのためです。足す部分を外すと、結果は少しずつ間違うのをやめて、いきなり大きく間違います。

ケルビンは絶対零度から始まります。取り出せる熱エネルギーがもう残っていない点で、その下には測るものが存在しません。だからこれは、掛け算が本当に成り立つ目盛りです。200 K は 100 K のちょうど 2 倍——200 °C が 100 °C の 2 倍ではないのとは、そこが違います。

摂氏と華氏にはそれが言えません。あの 2 つのゼロは選ばれたものであって、見つかったものではありません。摂氏の数値が 2 倍でも、それは何も意味しないのです。

他のこのサイトの変換のほとんどは量を掛け算や割り算で変えますが、これは原点をずらすだけです。ケルビンは摂氏1度とちょうど同じ大きさに定義されているので、2つの目盛りは0の位置が違うだけで、変換は摂氏の数値に273.15を足すだけです。20℃は293.15K、0℃は273.15K、マイナス273.15℃は0Kです。

これが温度の中で唯一掛け算のない変換で、いちばん確認しやすい変換でもあります。2つの数値は常にちょうど273.15だけ違うはずなので、273だけ、あるいは0.15だけずれた答えは、丸め誤差ではなく桁を落としています。だいたい合っていそうに見える結果は、この変換に限っては存在しない状態です。引き算して正確に確認してください。

0ケルビンは、システムからそれ以上取り除ける熱エネルギーがなくなる点です。冷凍庫と同じ連続線上の「とても寒い」ではなく、温度目盛りが持つ下限そのものであり、絶対温度目盛りに負の読みがない理由、物理学がこの目盛りで書かれる理由です。

そこに到達することはできません。これは工学上の限界ではなく熱力学第三法則によるものです。冷却の各段階は残っているもののうち一部しか取り除けないので、ゼロに到達するために必要な段階数には限りがありません。宇宙空間の背景温度は2.725K、マイナス270.4℃で、一部の星雲はさらに冷たく測定されています。

単位はケルビンで、記号はKであり、度記号も「度」という言葉も付きません。300Kと書き、「300ケルビン」と読みます。これは1967年から続いていて、その年に「度ケルビン」という名称と°Kという記号は正式に廃止されました。今日印刷されている°Kは慣習であって基準ではありません。

2つの細かい約束事も一緒に覚えておく価値があります。単位名は文中では小文字——1ケルビン、300ケルビン——ですが記号は大文字で、これは人名にちなんだ SI 単位の一般的な規則です。ケルビン卿はグラスゴーを流れる川からその称号を取りました。数値と記号のあいだにはスペースを入れます。300Kであって300Kではなく、これは20℃の度記号の前にスペースを入れるのと同じ規則です。

2つの目盛りは同じ大きさの度を共有しているので、温度差はどちらの目盛りでも同じ数字になります。15℃の上昇は15Kの上昇であり、何も足す必要はありません。この変換が単純というよりむしろ存在しないただ1つの場面で、これがデータシートが1ケルビンあたりの温度係数を、実際には摂氏1度あたりの意味で表す理由です。

ですから50 ppm/Kの抵抗器は摂氏1度の変化ごとに百万分の50だけドリフトし、3K/Wの熱抵抗は1ワットあたり接合部の温度を3℃上げます。どちらに273.15を足すのもカテゴリーエラーです。どちらも読み取り値ではなかったからです。判定方法は、原点が動いてもその数値が同じ意味を持ち続けるかどうかです。持ち続けるなら、そこにオフセットは適用されません。

2つの摂氏の読み取り値の比率には意味がありません。これがそもそも変換する実用上の理由です。空気を20℃から40℃に温めても何も2倍にはなりません。ケルビンでは同じ変化が293.15Kから313.15Kへの上昇で、6.8パーセントの上昇であり、あらゆる物理法則が使うのはこの数値のほうであって、単純な2倍ではありません。

具体的に計算すると、1バールで20℃の密閉容器を40℃に温めるとおよそ1.068バールになります。定積の圧力は絶対温度に従うからです。摂氏のまま2倍にすると2バールになり、これは真の値からほぼ2倍もずれていて、圧力容器についてこれを答えるのは危険です。放射熱についても同じことが言え、これは絶対温度の4乗に従い、熱力学的な効率の限界もケルビンの比率です。

2019年まで、ケルビンは水によって定義されていました。氷、液体、蒸気が共存する唯一の温度と圧力の組み合わせである水の三重点の熱力学的温度の1/273.16、というのがその定義でした。この点は273.16K、つまり0.01℃にあり、そのわずか百分の一度がこのページのすべての変換に.15を入れている理由です。

2019年の SI の改定以降、ケルビンはボルツマン定数に厳密に1.380649×10⁻²³ジュール毎ケルビンという値を与えることで定義されるようになり、物質ではなくエネルギーに結びつけられました。再定義の瞬間に測定可能な何かが変わったわけではなく、変わったのは三重点が不確かさを持つ測定量になったという点です。273.15のオフセットはそのまま置かれ、この変換は定義であり続けるので今後見直されることはありません。

ほとんどの用途をカバーする短い一覧です。絶対零度は0K、水の氷点は273.15K、標準的な実験室の常温は298.15K、水の沸点は373.15K、体温は310.15Kです。どれも.15で終わり、これは自分の計算の健全性チェックにもなります。摂氏の整数はどれも.15で終わるケルビンの数値に変換され、それ以外の値は桁がずれたということです。

2つの標準条件は分けて覚える価値があります。両方とも文献に登場しますが、どちらを使っているかが明記されないことがよくあるからです。IUPAC の標準温度と圧力は273.15K、100kPaです。標準常温常圧は298.15K、同じ圧力です。どちらか名指ししないまま示されたモル体積はおよそ9パーセントあいまいで、22.7リットルと24.8リットルの違いになります。