■水的三相點是指3種形態-固態、液態及氣態共存。 網上圖片計算得出開氏溫標 2018年以實驗定義
前期討論的攝氏及華氏溫標，雖然在日常生活中十分常見，但它們均非國際單位制（SI）的單位。
科學家量度溫度使用開氏，這是7個國際單位制的單位之一，以K表示。與攝氏及華氏不一樣，開氏是一個絕對標度，即它是單向性，有一個絕對而且天然的零度，同時沒有負數。
開氏（William Lord Kelvin，1824-1907）認為，所有物件的粒子會在絕對零度（absolute zero）中停止運動，並計算出絕對零度為攝氏-273.15°C，一開氏的溫差被定義為一攝氏的溫差，所以要從攝氏度算出開氏，只要把攝氏度加273.15就可以了，即攝氏零度等於273 .15K。
開氏是一個計算得來而非以實驗量度出的溫標，於2018年，科學家決定重新以嚴謹的實驗方式定義開氏。
4化學術語與K相關
在定義開氏之前，我們先溫習幾個中學化學課程中常見的術語：
亞佛加德羅常數
亞佛加德羅常數（Avogadro constant， NA）為一摩爾（1 mole）的物質內有的原子或分子，國際單位際中，這個數被定義為6.022140857×1023 mol-1。考試時，我們會取6.02×1023 作方便計算之用。
水的三相點
水的三相點（triple point）這個概念有點違背常識，三相點是指一種物質的3種形態：固態、液態及氣態共存，出現這情況的溫度及氣壓分別為0.01°C及0.00603659大氣壓力（atm）。
摩爾氣體常數
在理想氣體物態方程（Ideal Gas Law）常出現的摩爾氣體常數（Gas Constant，R），中學課本均沒有解釋其出處，我們只是記着它的數值為8.3144598 J mol-1 K-1。那麼到底這個數是從何而來的？
2006年，科學家作了一次最精密的量度，他們先量度聲音在氬氣中的速度。為什麼是氬氣？先前的「科學講堂」提過，氬氣為地球上的第三常見氣體，是貴族氣體中最便宜的，而且它是不良傳導體，故適用於這個很易受溫度影響的實驗中。
聲音在氬氣中的速度在不同的溫度下會改變，溫度愈高，聲音的速度會愈快。所以，科學家在水的三相點（triple point）的溫度量度聲音在氬氣中的速度。
及後，科學家改變實驗中的氬氣的壓力，試圖推算出在當壓力為零時，聲音在氬氣中的速度如何。
最後，他們以這數據，找出在實驗中的常數：即每一摩爾的物質中，每上升一度所需能量，這就是摩爾氣體常數。
波茲曼常數
摩爾氣體常數為每一摩爾的物質中，每上升一度所需要的能量。而波茲曼常數（Boltzmann constant，kB或k）是每一粒粒子上升一度所需要的溫度，所以把摩爾氣體常數除以亞佛加德羅常數就可知道波茲曼常數。科學家把波茲曼常數的數值定義為1.3806505×10-23 J K-1。
2018年，科學家就以波茲曼常數再加以嚴謹的實驗來重新定義開氏，這個定義讓其他的SI單位更穩定。而實際上，這個新的定義與舊定義的數值一樣，即水仍在攝氏零度結冰。下期「科學講堂」將探討國際單位制中的光度。 ■吳俊熙博士
作者簡介：畢業於加州大學洛杉磯分校（UCLA），曾任教於加州的州立大學及香港大學，現於洛杉磯Pierce College化學系任助理教授。
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