温度の単位の定義~摂氏と華氏と絶対温度~

温度の単位は日常生活でもよく使う馴染みのある単位だと思います。

温度は何を基準とし、単位はどのように定義されているのでしょうか見ていきましょう。

温度の定義

主な温度の単位は、『摂氏(℃)』、『ケルビン(K)』、『華氏(°F)』の3種類ありますが、現在は国際単位系(IS)の基本単位であるケルビンが温度の基準となっています。

ケルビン(K)の定義

ケルビン(K)は熱力学温度(絶対温度)である。

1ケルビン(K)の大きさは下記のように定義されています。温度は0Kから始まります。

水の三重点の熱力学温度の1/273.16である。

上記の水の同位体組成は下記の物質量(mol)の比

  • 1 mol の 1H あたり 0.000 155 76 mol の 2H
  • 1 mol の 16O あたり 0.000 379 9 mol の 17O
  • 1 mol の 16O あたり 0.002 005 2 mol の 18O

三重点とは

三重点は、その物質の三つの相が共存して熱力学的平衡状態にある温度と圧力のことである。

水の三重点は気相(水蒸気)、液相(水)、固相(氷)が共存する状態であり、
温度:273.16 K(0.01℃)
圧力:611.657 ± 0.010 Pa (約 0.006 気圧)
となる。

温度はケルビンの定義に使用されているため、厳密に273.16 Kである。

摂氏(℃)の定義

温度は以前は、『標準大気圧下で水の氷点を0℃、融点を100℃』としていました。

現在は、『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』と定義されている。(1℃と1Kの大きさは等しい)

温度はケルビンを元に定義されているため上記の定義は厳密には一致せず、水の氷点は0.002519 °C(273.152519 K)、融点は99.9743 °C(373.1243 K)である。

温度の単位の種類

主な温度の単位は、『摂氏(℃)』、『ケルビン(K)』、『華氏(°F)』の3種類となります。
現在はあまり使われませんが、『ランキン度(°R)』(華氏の絶対温度版)もあります。

それぞれの関係は下記の式で表すことが出来ます。

C(摂氏) = K(ケルビン) – 273.15

F(華氏) = (9 / 5) × K(ケルビン) + 459.67
= (9 / 5) × C(摂氏) + 32

R(ランキン度) = F(華氏) + 459.67
= (9 / 5) × K(ケルビン)
= (9 / 5) × [C(摂氏) + 273.15]

温度に関する単位換算

温度に関するの単位を簡単に換算できるWebアプリを作りました。

重さの単位換算の換算をしたい方はこちら↓↓↓

温度の換算