絶対温度とは何ですか？

絶対温度は、ゼロから始まるスケールを使用して測定された温度であり、そのゼロは自然界で最も寒い理論的に達成可能な温度です。華氏スケールと摂氏、または摂氏スケールに由来する2つの一般的な絶対温度スケールがあります。前者はランキンスケールであり、後者はケルビンスケールです。依然として通常の目的で使用されていますが、摂氏と華氏の両方のスケールは、低エンドの値をゼロ以下で、計算科学的目的では望ましくありません。ゼロ度のランキンは摂氏ゼロと同じです。温度は季節と状況によって異なるため、比較を可能にするために中間段階のスケールが開発されました。有用なスケールを作成するには、2つの固定ポイントが必要です。グローバルで不変の標準です。標準温度の基礎となる論理的な選択eスケールは水で、豊富でアクセス可能で、特定の温度で状態を変化させ、容易に精製できるためです。ただし、上記のように、温度は熱に関連し、熱はより基本的なレベルで原子および分子の動きに関連しています。

エネルギーは、電子励起、より低い軌道状態への電子の移動など、さまざまな方法で原子と分子によって吸収されます。しかし、一般に、エネルギーは吸収され、原子全体または分子の動きが増加します。そのエネルギー - 「キネシス」または動きにつながるエネルギー - は運動エネルギーです。運動エネルギーを熱に結び付ける方程式があります。E= 3/2 kt、eはシステムの平均運動エネルギー、kはボルツマン定数、tはケルビン度の絶対温度です。この計算では、絶対温度がゼロの場合、方程式はtを示していることに注意してください。ここに運動エネルギーや動きはまったくありません。

これは、上記の古典的な物理学方程式が示すものではないにもかかわらず、実際には絶対温度ゼロで存在します。残りの動きは量子力学によって予測され、「ゼロポイント振動エネルギー」と呼ばれる特定のタイプのエネルギーに関連しています。定量的に、このエネルギーは、量子調和発振器の方程式から数学的に計算され、ハイゼンベルクの不確実性原理の知識を持って計算できます。物理学の原理は、非常に小さな粒子の位置と運動量の両方を知ることができないことを指示するため、場所がわかっている場合、粒子はわずかな振動成分を保持する必要があります。