Co je absolutní stupnice?
Teplota je měření energie, přičemž vyšší teploty indikují větší pohyb molekul nebo kinetickou energii. Běžné stupnice zahrnují stupnice Fahrenheita a Celsia, přičemž každá z nich má známý počet stupňů nebo stupňů mezi bodem mrznutí a teplotou varu vody. Absolutní stupnice nepoužívá stejný referenční bod, ale je založena na nule jako teoretické hodnotě, kde molekuly nemají kinetickou energii. Někteří vědci se domnívají, že absolutní nuly nelze nikdy dosáhnout, protože jako vypočtená hodnota neexistuje způsob, jak ji změřit.
Britský fyzik William Thomson, nebo lord Kelvin, vytvořil absolutní měřítko ve 40. letech 20. století. Ve stupních Celsia voda mrzne při teplotě 0 ° C a vaří při 100 ° C. Kelvin spočítal, že absolutní limit nízké teploty je přibližně -273 ° C, což nazývá nulovým bodem jeho stupnice. Jeho měřítko používalo stejné teplotní přírůstky jako stupnice Celsia a po něm byl pojmenován Kelvinův rozsah.
William Rankine navrhl absolutní měřítko v padesátých létech založený na Fahrenheit spíše než Celsius systém. V tomto měřítku voda mrzne při teplotě 32 ° F a vaří při 212 ° F. On založil jeho měřítko na stejném teoretickém nulovém bodě jako Kelvin, který je přibližně -459 ° F, a toto je známé jako Rankine měřítko.
Absolutní teplota stupnice definuje pohyb molekul, spíše než měření tepelné energie. Jak se energie v plynu zvyšuje nebo snižuje, mění se tlak pro plyny uchovávané v uzavřené nádobě. Stanovení vlastnosti plynů zahrnuje měření teplot a tlaků ve srovnání se známými standardními hodnotami, absolutní nula jako reference. Tyto vlastnosti mohou být důležité pro analýzu směsí plynů nebo vlastností plynů nebo jiných materiálů při kryogenních nebo extrémně nízkých teplotách.
Další vlastností materiálů je jejich trojnásobek. Toto je teplota a tlak, kde materiál může existovat ve všech třech fázích; pevná látka, plyn a kapalina. Příkladem trojitého bodu je voda, která má trojnásobný bod při 273 ° K, což je stejné jako jeho normální bod tuhnutí 32 ° F nebo 0 ° C. To vysvětluje, jak se mráz může tvořit za chladných nocí, protože molekuly vody se za určitých podmínek mohou pohybovat přímo z plynného stavu do pevného stavu nebo naopak.
Proces přechodu z pevné látky přímo na plyn se nazývá sublimace. Kostky ledu, které pomalu zmizí v mrazničce, sublimují vodu přímo na páru z pevného ledu. Další běžnou chemikálií, která sublimuje, je suchý led nebo zmrazený oxid uhličitý, který se mění přímo z pevné látky na plyn bez tání. Tato vlastnost může být užitečná pro průmyslové procesy při nízkých teplotách nebo chlazení, kde kapaliny mohou způsobovat problémy s manipulací.
Mnoho látek má velmi nízké teploty trojitého bodu, což pro jejich měření je důležité absolutní měřítko. Separace plynů pro průmyslové účely vyžaduje velmi nízké teploty, často měřené v absolutních hodnotách. Plyny, jako je hélium, mají trojnásobný bod velmi blízko absolutní nule, což je užitečné jako reference pro jiné plyny.