Hvad er absolut temperatur?
Absolutt temperatur er den temperatur, der måles ved hjælp af en skala, der begynder ved nul, idet denne nul er den koldeste teoretisk opnåelige temperatur i naturen. Der er to almindelige absolutte temperaturskalaer afledt af Fahrenheit-skalaen og Celsius- eller celsius-skalaen. Den førstnævnte er Rankine-skalaen, og den sidstnævnte er Kelvin-skalaen. Selvom de stadig bruges til almindelige formål, er både Celsius- og Fahrenheit-skalaen, med deres lavere slutværdi under nul, mindre ønskelige til beregningsvidenskabelige formål. Nul grader Rankine er identisk med nul grader Celsius.
Kort sagt er temperatur en indikator for, hvor varmt eller hvor koldt et objekt er i forhold til andre objekter. Da temperaturerne varierer afhængigt af sæson og situation, blev der udviklet en skala komplet med mellemliggende graderinger for at muliggøre sammenligninger. To faste punkter er nødvendige for at skabe en nyttig skala - en global, uundgåelig standard. Det logiske valg, hvorpå man kan basere standardtemperaturskalaerne, var vand, da det er rigeligt, tilgængeligt, ændrer tilstand ved visse temperaturer og let kan renses. Som nævnt ovenfor er temperaturen imidlertid relateret til varme, og varme vedrører på et mere grundlæggende niveau atom- og molekylær bevægelse.
Energi kan absorberes af atomer og molekyler på forskellige måder, såsom elektronisk eksitation, overførsel af et elektron fra en lavere til en højere orbitaltilstand. Generelt absorberes energi imidlertid og øger bevægelsen af hele atomet eller molekylet. Denne energi - energien, der fører til "kinesis" eller bevægelse - er kinetisk energi. Der er en ligning, der binder kinetisk energi til varme: E = 3/2 kT, hvor E er et systems gennemsnitlige kinetiske energi, k er Boltzmann-konstanten og T er den absolutte temperatur i grader Kelvin. Bemærk, at i denne beregning, hvis den absolutte temperatur er nul, indikerer ligningen, at der overhovedet ikke er nogen kinetisk energi eller bevægelse.
En slags energi eksisterer faktisk stadig ved nul grader absolut temperatur, selvom dette ikke er, hvad den klassiske fysik ligning ovenfor indikerer. Resterende bevægelse er forudsagt af kvantemekanikken og er forbundet med en bestemt type energi kaldet "nulpunkt vibrationsenergi." Kvantitativt kan denne energi beregnes matematisk ud fra ligningen for en kvanteharmonisk oscillator og med viden om Heisenberg-usikkerhedsprincippet. Dette fysikprincip dikterer, at det ikke er muligt at kende både positionen og momentumet for meget små partikler, og hvis placeringen er kendt, skal partiklen derfor bibeholde en lille, vibrerende komponent.