「ケルビンへの変換方法がよくわからない」「なぜ273を足すのか理由が知りたい」という方は多いでしょう。
本記事では、ケルビン温度への変換方法・計算式・273.15の意味を、具体例と図解的な説明でわかりやすく解説します。
ケルビン温度の変換方法(結論)
それではまず、ケルビン温度への基本的な変換方法について解説していきます。
摂氏からケルビンへの変換は次の計算式を使います。
T[K] = T[℃] + 273.15
T[℃] = T[K] − 273.15
計算上の簡略版:T[K] = T[℃] + 273(近似)
この変換式は非常にシンプルであり、273.15(または近似の273)を足し引きするだけで変換が完了します。
ケルビンへの変換で最も重要なのは「摂氏に 273.15 を加える」という一点だけです。この273.15は絶対零度(−273.15 ℃)がケルビンのゼロ点であることから来ています。
273.15という数値の意味
摂氏(セルシウス)の 0 ℃ は水が凍る温度として定義されています。
この 0 ℃ は絶対温度スケール(ケルビン)で測ると 273.15 K に相当します。
つまり絶対零度(−273.15 ℃)からの温度差が 273.15 であるため、摂氏に 273.15 を加えることでケルビンに変換できます。
なぜ273.15なのか(物理的背景)
かつては 0 ℃ = 273.16 K(三重点基準)でしたが、2019年のSI単位改定によりケルビンの定義が変更されました。
現在のケルビンはボルツマン定数 k = 1.380649 × 10⁻²³ J÷K を正確に定義することで決まります。
実用的な変換では 273.15 または 273 を使えば十分です。
様々な温度のケルビン変換例
続いては、実際によく使う温度をケルビンに変換する例を確認していきます。
日常的な温度の変換
| 変換前(℃) | 変換式 | ケルビン(K) |
|---|---|---|
| −100 ℃ | −100 + 273.15 | 173.15 K |
| 0 ℃ | 0 + 273.15 | 273.15 K |
| 25 ℃(室温) | 25 + 273.15 | 298.15 K |
| 37 ℃(体温) | 37 + 273.15 | 310.15 K |
| 100 ℃(沸点) | 100 + 273.15 | 373.15 K |
物理・化学で使われる温度の変換
化学実験でよく使われる標準状態の温度は 0 ℃(273.15 K)または 25 ℃(298.15 K)です。
気体の標準モル体積(22.4 L÷mol)は 0 ℃(273.15 K)・1 atm での値です。
計算問題では「〇〇 ℃ の気体」という条件をケルビンに変換してから代入することを必ず意識しましょう。
ケルビンから摂氏への逆変換
ケルビンから摂氏への変換は T[℃] = T[K] − 273.15 で計算します。
たとえば 500 K を摂氏に変換すると 500 − 273.15 = 226.85 ℃ となります。
華氏との三者変換
続いては、摂氏・ケルビン・華氏の三者間の変換方法を確認していきます。
華氏とケルビンの変換式
°F → K:T[K] = (T[°F] − 32) × 5÷9 + 273.15
K → °F:T[°F] = (T[K] − 273.15) × 9÷5 + 32
例:98.6 °F(平熱)→ (98.6−32)×5÷9 + 273.15 = 310.15 K
変換ミスを防ぐための注意点
最もよくある変換ミスは摂氏のまま計算式に代入してしまうことです。
PV = nRT などの熱力学式では必ずケルビンで代入する習慣をつけることが重要です。
また 273 と 273.15 のどちらを使うかについては、精度が求められる場合は 273.15 を使いましょう。
まとめ
本記事では、ケルビン温度の変換方法・計算式・273.15の意味・具体的な変換例について解説しました。
T[K] = T[℃] + 273.15 という変換式をしっかり覚え、物理・化学の計算では常にケルビンで扱うことを意識しましょう。
摂氏・ケルビン・華氏の三者間の変換もマスターして、温度の単位変換を確実にできるようにしておきましょう。