Qual è la temperatura assoluta?
La temperatura assoluta è la temperatura misurata usando una scala che inizia a zero, con quello zero che è la temperatura teoricamente raggiungibile in natura. Esistono due scale di temperatura assoluta comuni derivate dalla scala Fahrenheit e dalla scala Celsius, o centigradi. Il primo è la scala Rankine e il secondo è la scala Kelvin. Sebbene ancora utilizzati per scopi ordinari, sia le scale Celsius che Fahrenheit, con il loro valore di fascia bassa al di sotto dello zero, sono meno desiderabili per scopi scientifici computazionali. Zero gradi Rankine è identico a zero gradi Celsius.
In poche parole, la temperatura è un indicatore di quanto caldo o quanto un oggetto freddo sia relativo ad altri oggetti. Poiché le temperature variano in base alla stagione e alla situazione, è stata sviluppata una scala completa di gradazioni intermedie per consentire confronti. Sono necessari due punti fissi per creare una scala utile: uno standard globale e invariabile. La scelta logica su cui basare il temperatura standardLe scale erano acqua, poiché è abbondante, accessibile, cambia a determinate temperature e possono essere prontamente purificate. Come accennato in precedenza, tuttavia, la temperatura si riferisce al calore e il calore si riferisce a un livello più base al movimento atomico e molecolare.
L'energia può essere assorbita da atomi e molecole in vari modi, come attraverso l'eccitazione dell'elettrone, il trasferimento di un elettrone da uno stato orbitale inferiore a più alto. In generale, tuttavia, l'energia viene assorbita e aumenta il movimento dell'intero atomo o molecola. Quell'energia - l'energia che porta a "kinesis" o movimento - è l'energia cinetica. Esiste un'equazione che lega l'energia cinetica al calore: E = 3/2 kt, dove E è l'energia cinetica media di un sistema, K è la costante di Boltzmann e T è la temperatura assoluta in gradi Kelvin. Si noti che in questo calcolo, se la temperatura assoluta è zero, l'equazione indica tNon c'è affatto energia cinetica o movimento.
Una sorta di energia in realtà esiste ancora a temperatura assoluta di zero gradi, anche se questo non è ciò che indica l'equazione di fisica classica sopra. Il movimento rimanente è previsto dalla meccanica quantistica ed è associato a un tipo di energia specifico chiamato "energia vibrazionale a punto zero". Quantitativamente, questa energia può essere calcolata matematicamente dall'equazione per un oscillatore armonico quantistico e con la conoscenza del principio di incertezza di Heisenberg. Tale principio della fisica impone che non è possibile conoscere sia la posizione che lo slancio di particelle molto minuscole, quindi se la posizione è nota, la particella deve trattenere un componente vibrazionale minuscolo.