Was ist eine absolute Skala?
Die Temperatur ist ein Maß für die Energie, wobei höhere Temperaturen mehr Bewegung von Molekülen oder kinetische Energie anzeigen. Übliche Skalen sind die Skalen Fahrenheit und Celsius, wobei jede eine bekannte Anzahl von Graden oder Inkrementen zwischen dem Gefrierpunkt und dem Siedepunkt von Wasser aufweist. Eine absolute Skala verwendet nicht denselben Bezugspunkt, sondern basiert auf Null als theoretischem Wert, wenn Moleküle keine kinetische Energie haben. Einige Wissenschaftler glauben, dass der absolute Nullpunkt niemals erreicht werden kann, da es als berechneter Wert keine Möglichkeit gibt, ihn zu messen.
Der britische Physiker William Thomson oder Lord Kelvin schuf in den 1840er Jahren eine absolute Skala. Auf seiner Celsius-Skala gefriert Wasser bei einer Temperatur von 0 ° C und kocht bei 100 ° C. Kelvin berechnete, dass die absolute Untergrenze bei ungefähr -273 ° C liegt, und nannte dies den Nullpunkt seiner Skala. Seine Skala verwendete die gleichen Temperaturinkremente wie die Celsius-Skala und wurde nach ihm Kelvin-Skala genannt.
William Rankine schlug in den 1850er Jahren eine absolute Skala vor, die auf dem Fahrenheit- und nicht auf dem Celsius-System basierte. Auf dieser Skala gefriert Wasser bei einer Temperatur von 32 ° F und siedet bei 212 ° F. Er stützte seine Skala auf denselben theoretischen Nullpunkt wie Kelvin, der ungefähr -459 ° F beträgt, und dies ist als Rankine-Skala bekannt.
Eine absolute Skalentemperatur definiert die Bewegung von Molekülen und nicht die Messung von Wärmeenergie. Wenn die Energie in einem Gas zunimmt oder abnimmt, ändert sich der Druck für Gase, die in einem verschlossenen Behälter aufbewahrt werden. Zur Bestimmung der Eigenschaften von Gasen werden Temperaturen und Drücke im Vergleich zu bekannten Standardwerten gemessen, wobei der absolute Nullpunkt als Referenz dient. Diese Eigenschaften können für die Analyse von Gasgemischen oder von Eigenschaften von Gasen oder anderen Materialien bei kryogenen oder extrem niedrigen Temperaturen wichtig sein.
Eine weitere Eigenschaft von Materialien ist ihr Tripelpunkt. Dies ist eine Temperatur und ein Druck, bei denen das Material in allen drei Phasen vorliegen kann; fest, gasförmig und flüssig. Ein Beispiel für einen Tripelpunkt ist Wasser mit einem Tripelpunkt bei 273 ° K, was dem normalen Gefrierpunkt von 32 ° F oder 0 ° C entspricht. Dies erklärt, wie sich in kalten Nächten Frost bilden kann, da sich die Wassermoleküle unter bestimmten Bedingungen direkt von einem Gaszustand in einen festen Zustand oder umgekehrt bewegen können.
Der Prozess des direkten Übergangs vom Feststoff zum Gas wird als Sublimation bezeichnet. Eiswürfel, die langsam in einem Gefrierschrank verschwinden, sublimieren Wasser direkt in einen Dampf aus festem Eis. Eine andere verbreitete Chemikalie, die sublimiert, ist Trockeneis oder gefrorenes Kohlendioxid, das sich direkt von einem Feststoff in ein Gas umwandelt, ohne zu schmelzen. Diese Eigenschaft kann für industrielle Prozesse bei niedrigen Temperaturen oder für die Kältetechnik nützlich sein, bei denen Flüssigkeiten Probleme bei der Handhabung verursachen können.
Viele Substanzen haben sehr niedrige Tripelpunkttemperaturen, was eine absolute Skala für ihre Messung wichtig macht. Die Trennung von Gasen für industrielle Zwecke erfordert sehr niedrige Temperaturen, oft absolut gemessen. Gase wie Helium haben einen Tripelpunkt, der sehr nahe am absoluten Nullpunkt liegt, was sie als Referenz für andere Gase nützlich macht.