Kelvin

Kelvin (símbolo K, não °K) é a unidade SI de temperatura. O ponto zero é o zero absoluto — a temperatura mínima teórica na qual todo movimento molecular cessa — equivalente a −273,15°C ou −459,67°F.

O kelvin usa o mesmo tamanho de passo que o Celsius: uma variação de temperatura de 1 K é idêntica a uma variação de 1°C. As duas escalas diferem apenas no deslocamento:

• A água congela a 273,15 K (0°C)
• A água ferve a 373,15 K (100°C)
• Temperatura corporal: ~310 K
• Temperatura ambiente: ~293-298 K

Utilizado em: trabalho científico universalmente, temperatura de cor (luzes brancas quentes ~2700 K, luz do dia ~5500 K, céu azul ~10000 K), equações termodinâmicas onde a temperatura absoluta importa (leis dos gases, Stefan-Boltzmann), e qualquer contexto onde razões de temperaturas precisam fazer sentido físico (uma razão de temperaturas Celsius cruzando 0°C é sem sentido porque o Celsius tem um zero arbitrário).

Desde 2019, o kelvin é definido pela constante de Boltzmann em vez do ponto triplo da água. A mudança de definição preservou todos os valores práticos dentro da precisão metrológica; nada em um termômetro lê diferente por causa disso.

Por que não há símbolo de grau? Até 1968, as temperaturas em kelvin eram escritas “°K” como Celsius e Fahrenheit. O 13º CGPM suprimiu o símbolo de grau naquele ano, argumentando que o kelvin é uma medida de quantidade termodinâmica absoluta, e não uma posição em uma escala arbitrária — a mesma lógica que dá ao metro, joule e ampere nenhum símbolo. A escrita científica moderna usa estritamente “K” sem “°”. A regra de capitalização de 1948 (a unidade é “kelvin” em minúscula, mas o símbolo é “K” maiúsculo, como volt/V e pascal/Pa) foi adotada especificamente para homenagear William Thomson, Lord Kelvin, enquanto mantinha a unidade como um substantivo comum.

Faixas práticas de kelvin que ninguém menciona: o nitrogênio líquido ferve a 77 K (−196°C) — barato o suficiente para universidades despejarem em tigelas para demonstrações de química. O hélio liquefaz a 4,2 K, temperatura na qual a maioria dos magnetos supercondutores opera (máquinas de ressonância magnética, aceleradores de partículas). O fundo cósmico de micro-ondas está a 2,725 K — a temperatura literal do universo, medida de qualquer direção. As temperaturas mais baixas já produzidas em laboratório estão na faixa de picokelvin (10⁻¹² K), obtidas com átomos de rubídio resfriados a laser; o zero absoluto de 0 K permanece inatingível pela terceira lei da termodinâmica. Relacionado: conversor de temperatura, temperatura de cor. Referência: BIPM SI Brochure — definição do kelvin.

Exemplo prático

Converta uma temperatura ambiente confortável de 22°C para kelvin e de volta. Kelvin = Celsius + 273,15, então 22 + 273,15 = 295,15 K. Para calcular a potência radiante por metro quadrado emitida por um objeto nessa temperatura usando a lei de Stefan-Boltzmann j = σT⁴ (σ = 5,670374419×10⁻⁸ W·m⁻²·K⁻⁴), é necessário usar kelvin: j = 5,67e-8 × 295,15⁴ ≈ 430 W/m². Inserir o valor Celsius (22) em T⁴ produziria ~13 W/m² — errado por um fator de 33, porque T⁴ não tem sentido em uma escala cujo zero é arbitrário. Agora faça o inverso para um filamento de lâmpada incandescente de 3000 K: 3000 − 273,15 = 2726,85°C — essa é a temperatura real do filamento, não o rótulo de temperatura de cor impresso na caixa (embora coincidam aqui porque a lâmpada irradia como um corpo quase negro).

Quando e por que importa

Você precisa do kelvin sempre que a física envolve uma temperatura absoluta: cálculos de leis dos gases (PV = nRT), radiação térmica (Stefan-Boltzmann, lei do deslocamento de Wien), equações de Arrhenius para taxas de reação, cálculos de piso de ruído para receptores de rádio (ruído kTB), e seleção de pontos brancos de LED/tela (um monitor de 6500 K corresponde à luz do dia D65; 2700 K imita o tungstênio quente). O erro que as pessoas cometem: subtrair duas temperaturas Celsius e tratar a diferença como uma razão. Um salto de 10°C para 20°C não é “duas vezes mais quente” — em kelvin é 283,15 → 293,15 K, apenas uma mudança de 3,5% na energia térmica absoluta. Referência: NIST — Unidades SI: temperatura.