¿Qué es la temperatura absoluta?
La temperatura absoluta es la temperatura medida usando una escala que comienza en cero, siendo ese cero la temperatura teóricamente más fría que se puede alcanzar en la naturaleza. Hay dos escalas comunes de temperatura absoluta derivadas de la escala Fahrenheit y la escala Celsius, o centígrado. La primera es la escala de Rankine, y la segunda es la escala de Kelvin. Aunque todavía se usa para fines ordinarios, tanto las escalas Celsius como Fahrenheit, con su valor de extremo inferior por debajo de cero, son menos deseables para fines científicos computacionales. Cero grados Rankine es idéntico a cero grados Celsius.
En pocas palabras, la temperatura es un indicador de qué tan caliente o frío es un objeto en relación con otros objetos. Dado que las temperaturas varían según la estación y la situación, se desarrolló una escala completa con gradaciones intermedias para permitir las comparaciones. Se necesitan dos puntos fijos para crear una escala útil: un estándar global e invariable. La elección lógica sobre la cual basar las escalas de temperatura estándar fue el agua, ya que es abundante, accesible, cambia de estado a ciertas temperaturas y se puede purificar fácilmente. Sin embargo, como se mencionó anteriormente, la temperatura se relaciona con el calor, y el calor se relaciona en un nivel más básico con el movimiento atómico y molecular.
Los átomos y las moléculas pueden absorber la energía de varias maneras, como a través de la excitación electrónica, la transferencia de un electrón de un estado orbital inferior a uno superior. En general, sin embargo, la energía se absorbe y aumenta el movimiento de todo el átomo o molécula. Esa energía, la energía que conduce a la "kinesis" o movimiento, es energía cinética. Hay una ecuación que vincula la energía cinética al calor: E = 3/2 kT, donde E es la energía cinética promedio de un sistema, k es la constante de Boltzmann y T es la temperatura absoluta en grados Kelvin. Tenga en cuenta que en este cálculo, si la temperatura absoluta es cero, la ecuación indica que no hay energía cinética ni movimiento alguno.
En realidad, todavía existe un tipo de energía a cero grados de temperatura absoluta, aunque esto no es lo que indica la ecuación de física clásica anterior. El movimiento restante es predicho por la mecánica cuántica y está asociado con un tipo específico de energía llamada "energía vibracional de punto cero". Cuantitativamente, esta energía se puede calcular matemáticamente a partir de la ecuación para un oscilador armónico cuántico y con conocimiento del Principio de incertidumbre de Heisenberg. Ese principio de la física dicta que no es posible conocer tanto la posición como el momento de las partículas muy pequeñas, por lo tanto, si se conoce la ubicación, la partícula debe retener un componente vibratorio minúsculo.