Che cos'è una scala assoluta?

La temperatura è una misura di energia, con temperature più alte che indicano un maggiore movimento di molecole o energia cinetica. Le scale comuni includono le scale Fahrenheit e Celsius, ognuna con un numero noto di gradi o incrementi tra i punti di congelamento e di ebollizione dell'acqua. Una scala assoluta non utilizza lo stesso punto di riferimento, ma si basa su zero come valore teorico in cui le molecole non hanno energia cinetica. Alcuni scienziati ritengono che lo zero assoluto non possa mai essere raggiunto, perché come valore calcolato non c'è modo di misurarlo.

Il fisico britannico William Thomson, o Lord Kelvin, creò una scala assoluta negli anni 1840. Sulla sua scala Celsius, l'acqua si congela a una temperatura di 0 ° C e bolle a 100 ° C. Kelvin ha calcolato che il limite assoluto di bassa temperatura è di circa -273 ° C, definendolo il punto zero della sua scala. La sua scala usava gli stessi incrementi di temperatura della scala Celsius, e fu chiamata la scala Kelvin dopo di lui.

William Rankine propose una scala assoluta negli anni 1850 basata sul sistema Fahrenheit piuttosto che su Celsius. Su questa scala, l'acqua si congela a una temperatura di 32 ° F e bolle a 212 ° F. Ha basato la sua scala sullo stesso punto zero teorico di Kelvin, che è di circa -459 ° F, e questa è conosciuta come la scala di Rankine.

Una temperatura di scala assoluta definisce il movimento delle molecole, piuttosto che una misurazione dell'energia termica. Man mano che l'energia in un gas aumenta o diminuisce, la pressione cambierà per i gas conservati in un contenitore sigillato. La determinazione della proprietà dei gas comporta misurazioni di temperature e pressioni rispetto a valori standard noti, con zero assoluto come riferimento. Queste proprietà possono essere importanti per l'analisi di miscele di gas o proprietà di gas o altri materiali a temperature criogeniche o estremamente basse.

Un'altra proprietà dei materiali è il loro punto triplo. Questa è una temperatura e una pressione in cui il materiale può esistere in tutte e tre le fasi; solido, gas e liquido. Un esempio di punto triplo è l'acqua, che ha un punto triplo a 273 ° K, che è lo stesso del suo normale punto di congelamento di 32 ° F o 0 ° C. Questo spiega come si può formare il gelo nelle notti fredde, perché le molecole d'acqua in determinate condizioni possono spostarsi direttamente da uno stato gassoso a un solido, o viceversa.

Il processo di passaggio dal solido direttamente al gas si chiama sublimazione. I cubetti di ghiaccio che scompaiono lentamente in un congelatore stanno sublimando l'acqua direttamente a un vapore di ghiaccio solido. Un'altra sostanza chimica comune che sublima è il ghiaccio secco o l'anidride carbonica congelata, che cambia direttamente da solido a gas senza sciogliersi. Questa proprietà può essere utile per processi industriali a bassa temperatura o refrigerazione, in cui i liquidi potrebbero creare problemi di gestione.

Molte sostanze hanno temperature a triplo punto molto basse, il che rende una scala assoluta importante per la loro misurazione. La separazione dei gas per scopi industriali richiede temperature molto basse, spesso misurate in termini assoluti. Gas come l'elio hanno un punto triplo molto vicino allo zero assoluto, il che lo rende utile come riferimento per altri gas.