摄氏温标和华氏温标都是经验温标,它们所定义的固定点的温度值及内插公式是人为的,其缺陷是示值与所选的工作介质(水银、甲苯、酒精等)有关。1848年英国人开尔文(W.T.Kelvin)在卡诺循环基础上,提出了与工作介质无关的热力学温标或开尔文温标,理论上可以证明它与气体温标是等同的。这种温标的原点(零点)是绝对零度,在此温度下任何物质系统的能量将变为最小或处于基态,而分子的热运动则完全停止或被“冻结”。绝对零度虽能无限接近,但却不能达到,正如速度能无限接近却达不到光速一样。另一个固定点是1954年第10届国际计量大会(CGPM)规定的水三相点,它的准确温度值为273.16开氏度。1960年第11届CGPM决定以开氏度作为热力学温度的SI基本单位(符号为°K)。1968年第13届CGPM决定:热力学温度(T)单位的名称为开尔文(符号为K),它等于水三相点热力学温度的1/273.16。这就是说以绝对零度为原点,以水三相点为基本固定点,其间等分内插273.16格,每格即为1K。
计量学家之所以选用水三相点,是因为它的复现性可达0.00005K,比其它温度点要好,比方冰融点的复现性仅为0.002K。另外,水的固、液、气三态平衡共存,此时的温度和压力是固定不变的,它们不会受三态相对含量变化的影响。而固、液共存时的融点、熔点或凝固点,以及液、气共存时的沸点,它们的温度却均是压力的函数。例如前述的冰融点的温度,只有在标准大气压下才为273.15K。
摄氏温度(t)可通过移动零点来获得,即t=T-273.15K,而其单位(℃)的大小与开尔文相等,即1℃=1K。因此根据定义,水三相点的温度也是0.01℃。