Wat is een absolute schaal?
Temperatuur is een meting van energie, waarbij hogere temperaturen wijzen op meer beweging van moleculen of kinetische energie. Veel voorkomende schalen zijn de Fahrenheit- en Celsius-schalen, met elk een bekend aantal graden of incrementen tussen de vries- en kookpunten van water. Een absolute schaal gebruikt niet hetzelfde referentiepunt, maar is gebaseerd op nul als een theoretische waarde waar moleculen geen kinetische energie hebben. Sommige wetenschappers geloven dat absoluut nul nooit kan worden bereikt, omdat er als een berekende waarde geen manier is om het te meten.
De Britse natuurkundige William Thomson, of Lord Kelvin, creëerde een absolute schaal in de jaren 1840. Op zijn schaal van Celsius bevriest water bij een temperatuur van 0 ° C en kookt bij 100 ° C. Kelvin berekende dat de absolute lage temperatuurlimiet ongeveer -273 ° C is en noemt dit het nulpunt van zijn schaal. Zijn schaal gebruikte dezelfde temperatuurstappen als de schaal van Celsius en werd naar hem de Kelvin-schaal genoemd.
William Rankine stelde in de jaren 1850 een absolute schaal voor op basis van het Fahrenheit in plaats van het Celsius-systeem. Op deze schaal bevriest water bij een temperatuur van 32 ° F en kookt bij 212 ° F. Hij baseerde zijn schaal op hetzelfde theoretische nulpunt als Kelvin, dat ongeveer -459 ° F is, en dit staat bekend als de Rankineschaal.
Een absolute schaaltemperatuur definieert de beweging van moleculen in plaats van een meting van warmte-energie. Terwijl de energie in een gas toeneemt of afneemt, zal de druk veranderen voor gassen die in een afgesloten container worden bewaard. Het bepalen van de eigenschap van gassen omvat metingen van temperaturen en drukken in vergelijking met bekende standaardwaarden, met absoluut nul als referentie. Deze eigenschappen kunnen belangrijk zijn voor het analyseren van gasmengsels, of eigenschappen van gassen of andere materialen bij cryogene of extreem lage temperaturen.
Een andere eigenschap van materialen is hun drievoudige punt. Dit is een temperatuur en druk waarbij het materiaal in alle drie fasen kan bestaan; vast, gas en vloeistof. Een voorbeeld van een drievoudig punt is water, dat een drievoudig punt heeft bij 273 ° K, wat hetzelfde is als het normale vriespunt van 32 ° F of 0 ° C. Dit verklaart hoe vorst zich kan vormen op koude nachten, omdat de watermoleculen onder bepaalde omstandigheden rechtstreeks van een gasstaat naar een vaste stof kunnen bewegen, of omgekeerd.
Het proces van rechtstreeks van vast naar gas gaan wordt sublimatie genoemd. IJsblokjes die langzaam in een vriezer verdwijnen, sublimeren water rechtstreeks tot een damp van vast ijs. Een andere veel voorkomende chemische stof die sublimeert is droogijs of bevroren koolstofdioxide, die direct van een vaste stof in gas verandert zonder te smelten. Deze eigenschap kan nuttig zijn voor industriële processen bij lage temperaturen of koeling, waar vloeistoffen hanteringsproblemen kunnen veroorzaken.
Veel stoffen hebben zeer lage drievoudige punttemperaturen, wat een absolute schaal belangrijk maakt voor hun meting. Scheiding van gassen voor industriële doeleinden vereist zeer lage temperaturen, vaak gemeten in absolute termen. Gassen zoals helium hebben een drievoudig punt zeer dicht bij het absolute nulpunt, waardoor het nuttig is als referentie voor andere gassen.