°C naar K omrekenen

Celsius legt de nul bij het vriespunt van water en de honderd bij het kookpunt, op zeeniveau. Anders Celsius had de schaal andersom voorgesteld: bij hem was nul het kookpunt.

De kelvin begint bij het absolute nulpunt, waar er geen warmte-energie meer weg te halen is, en zijn stappen zijn even groot als die van Celsius. Hij krijgt geen gradenteken: je schrijft 300 K en niet 300 °K.

graad Celsius en kelvin beginnen niet op dezelfde plek met tellen, dus geen enkel los getal rekent tussen de twee om. Vermenigvuldigen is precies de fout die deze pagina wil voorkomen: het klopt bij exact één temperatuur en nergens anders, en hoe verder je van dat punt af zit, hoe groter het verschil.

De twee uiteinden van de schaal op deze pagina laten het zien. 0 °C is 273,15 K en 100 °C is 373,15 K: honderd stappen aan de ene kant, 100 aan de andere, en de twee nulpunten liggen niet op dezelfde plek. Daarom heeft de formule hierboven twee delen, iets om mee te vermenigvuldigen en iets om op te tellen; laat je het optellen weg, dan wordt de uitkomst niet langzaam fout maar meteen flink fout.

Kelvin begint bij het absolute nulpunt, het punt waar geen thermische energie meer te onttrekken valt en waaronder niets meer bestaat om te meten. Juist dat maakt het een schaal waarop je mág vermenigvuldigen: 200 K is werkelijk het dubbele van 100 K, op een manier waarop 200 °C niet het dubbele van 100 °C is.

Celsius en Fahrenheit kunnen dat niet zeggen. Hun nulpunten zijn gekozen, niet gevonden, en daarom betekent het dubbele van een Celsius-waarde helemaal niets.

Elke andere omzetting op deze site herschaalt een grootheid. Deze verschuift een oorsprong. Een kelvin is per definitie precies zo groot als een graad Celsius, dus de twee schalen verschillen alleen in waar het nulpunt ligt, en de omzetting is 273,15 optellen en verder niets. 20 °C is 293,15 K, 0 °C is 273,15 K, en −273,15 °C is 0 K.

Dat maakt dit de enige omzetting in de temperatuurcategorie zonder vermenigvuldiging, en de makkelijkste om te controleren. De twee cijfers moeten altijd precies 273,15 verschillen, dus een antwoord dat 273 of 0,15 afwijkt, heeft een cijfer verloren en geen afrondingsfout gemaakt.

Nul kelvin is het punt waarop een systeem geen thermische energie meer bevat die eraan onttrokken kan worden. Het is geen "erg koud" op hetzelfde continuüm als een vriezer; het is de ondergrens van de temperatuurschaal, wat verklaart waarom een absolute schaal geen negatieve waarden kent.

Het is onbereikbaar, en dat is de derde hoofdwet van de thermodynamica en geen technische beperking: elke koelstap verwijdert een fractie van wat overblijft, dus het aantal stappen om nul te bereiken is onbegrensd. Laboratoria hebben in miljardsten van een kelvin gewerkt zonder de kloof te sluiten.

De eenheid is de kelvin, het symbool is K, en die neemt geen gradenteken en geen woord "graden" aan. Het is 300 K, uitgesproken als driehonderd kelvin. Dit geldt sinds 1967, toen de naam "graad Kelvin" en het symbool °K formeel werden ingetrokken.

Twee kleinere conventies reizen mee. De eenheidsnaam is kleine letter in lopende tekst — een kelvin, driehonderd kelvin — terwijl het symbool hoofdletter is, de algemene regel voor SI-eenheden vernoemd naar een persoon; Lord Kelvin ontleende zijn titel aan de rivier door Glasgow. En er staat een spatie tussen getal en symbool, 300 K in plaats van 300K.

Omdat de twee schalen dezelfde gradengrootte delen, is elk temperatuurverschil hetzelfde getal in beide. Een proces dat iets 15 °C opwarmt, warmt het 15 K op, en er valt niets bij op te tellen. Dit is de ene plek waar de omzetting niet simpelweg klein is maar afwezig, en de reden dat datasheets temperatuurcoëfficiënten per K opgeven terwijl ze per graad Celsius bedoelen.

Een weerstand met 50 ppm/K drijft dus vijftig deeltjes per miljoen af per graad Celsius verandering, en een thermische weerstand van 3 K/W tilt een junctie 3 °C op per watt dissipatie. 273,15 optellen bij een van beide zou een categoriefout zijn, want geen van beide was ooit een aflezing.

Een verhouding tussen twee Celsius-aflezingen betekent niets, en dat is het praktische argument om überhaupt om te rekenen. Lucht van 20 °C naar 40 °C opwarmen verdubbelt niets. In kelvin is dezelfde verandering 293,15 K naar 313,15 K, een stijging van 6,8 procent.

Uitgewerkt: een gesloten vat gas op 20 °C en 1 bar, opgewarmd naar 40 °C, bereikt ongeveer 1,068 bar, want druk bij constant volume volgt de absolute temperatuur. In Celsius rekenen en verdubbelen geeft 2 bar, wat bijna een factor twee te veel is en een gevaarlijk antwoord over een drukvat.

Tot 2019 werd de kelvin gedefinieerd via water: exact 1/273,16 van de thermodynamische temperatuur van het tripelpunt van water, de ene combinatie van temperatuur en druk waarbij ijs, vloeistof en damp naast elkaar bestaan. Dat punt ligt bij 273,16 K, ofwel 0,01 °C, en dat honderdste graadje is waar de .15 in elke omzetting op deze pagina vandaan komt.

Sinds de herziening van het SI-stelsel in 2019 ligt de kelvin vast door de constante van Boltzmann de exacte waarde 1,380649 × 10⁻²³ joule per kelvin te geven — een koppeling aan energie in plaats van aan een stof. Er veranderde meetbaar niets op het moment van herdefiniëren; de 273,15-verschuiving bleef precies staan.

Een korte lijst dekt het meeste werk: absoluut nulpunt bij 0 K, water bevriest bij 273,15 K, standaard laboratoriumomgeving bij 298,15 K, water kookt bij 373,15 K, en lichaamstemperatuur bij 310,15 K. Elk eindigt op .15, wat meteen een controle is — een heel Celsiusgetal geeft altijd een kelvincijfer eindigend op .15.

De twee standaardcondities zijn het waard om apart te houden, want gepubliceerd werk gebruikt beide en zegt zelden welke. IUPAC-standaardtemperatuur en -druk is 273,15 K bij 100 kPa; standaard omgevingstemperatuur en -druk is 298,15 K bij dezelfde druk.

De constante is exact, dus de enige vraag is hoeveel cijfers het Celsiuscijfer verdient. Een kamer gemeten tot op de graad nauwkeurig op 21 °C wordt 294,15 K, en die twee laatste cijfers zijn geërfd van de constante en niet van de thermometer — ze schrijven suggereert een honderdste graad die niemand mat. In een rapport is 294,2 K of 294 K het eerlijke cijfer.

Boven een paar honderd kelvin doet de .15 er nauwelijks nog toe. Een oven op 1.200 °C is 1.473,15 K, en 1.473 K maakt exact dezelfde bewering. De gewoonte die de toets doorstaat, is de .15 door de berekening dragen en pas laten vallen bij het opschrijven.