Qu'est-ce qu'une échelle absolue?
La température est une mesure de l'énergie, les températures les plus élevées indiquant plus de mouvement des molécules, ou énergie cinétique. Les échelles courantes comprennent les échelles Fahrenheit et Celsius, chacune ayant un nombre connu de degrés ou d'incréments entre les points de congélation et d'ébullition de l'eau. Une échelle absolue n'utilise pas le même point de référence, mais est basée sur zéro en tant que valeur théorique pour laquelle les molécules n'ont pas d'énergie cinétique. Certains scientifiques pensent que le zéro absolu ne peut jamais être atteint car, en tant que valeur calculée, il est impossible de le mesurer.
Le physicien britannique William Thomson, ou Lord Kelvin, a créé une échelle absolue dans les années 1840. Sur son échelle Celsius, l'eau gèle à une température de 0 ° C et bout à 100 ° C. Kelvin a calculé que la limite absolue de basse température est d'environ -273 ° C, appelant cela le point zéro de son échelle. Son échelle utilisait les mêmes incréments de température que l’échelle Celsius et portait le nom d’échelle Kelvin.
William Rankine a proposé une échelle absolue dans les années 1850 basée sur le système Fahrenheit plutôt que sur le système Celsius. Sur cette échelle, l'eau gèle à une température de 32 ° F et bout à 212 ° F. Il a basé son échelle sur le même point zéro théorique que Kelvin, soit environ -459 ° F, ce que l’on appelle l’échelle de Rankine.
Une température d'échelle absolue définit le mouvement des molécules plutôt qu'une mesure de l'énergie thermique. Lorsque l'énergie contenue dans un gaz augmente ou diminue, la pression change pour les gaz conservés dans un récipient scellé. La détermination de la propriété des gaz implique la mesure de températures et de pressions par rapport à des valeurs standard connues, avec le zéro absolu comme référence. Ces propriétés peuvent être importantes pour l'analyse des mélanges de gaz ou des propriétés des gaz ou d'autres matériaux à des températures cryogéniques ou extrêmement basses.
Une autre propriété des matériaux est leur triple point. Il s’agit d’une température et d’une pression où le matériau peut exister dans les trois phases; solide, gaz et liquide. Un exemple de point triple est l’eau, qui a un point triple à 273 ° K, ce qui correspond au point de congélation normal de 32 ° F ou 0 ° C. Cela explique comment du gel peut se former lors des nuits froides, car les molécules d’eau, dans certaines conditions, peuvent passer directement d’un état gazeux à un état solide ou inversement.
Le processus de passage direct du solide au gaz s'appelle la sublimation. Les glaçons qui disparaissent lentement dans un congélateur subliment de l’eau directement en vapeur de la glace solide. Un autre produit chimique commun qui sublime est la neige carbonique ou le dioxyde de carbone gelé, qui passe directement d'un solide à un gaz sans fondre. Cette propriété peut être utile pour les processus industriels à basse température ou la réfrigération, où les liquides peuvent créer des problèmes de manutention.
De nombreuses substances ont des températures de point triple très basses, ce qui en fait une échelle absolue importante pour leur mesure. La séparation des gaz à des fins industrielles nécessite des températures très basses, souvent mesurées en termes absolus. Les gaz tels que l'hélium ont un point triple très proche du zéro absolu, ce qui le rend utile comme référence pour les autres gaz.