Hva er absolutt temperatur?

Absolutt temperatur er temperaturen målt ved hjelp av en skala som begynner på null, med at null er den kaldeste teoretisk oppnåelige temperaturen i naturen. Det er to vanlige absolutte temperaturskalaer avledet fra Fahrenheit -skalaen og Celsius, eller centigrade, skala. Førstnevnte er Rankine -skalaen, og sistnevnte er Kelvin -skalaen. Selv om de fremdeles brukes til vanlige formål, er både Celsius og Fahrenheit-skalaene, med lavere endeverdi under null, mindre ønskelig for beregningsvitenskapelige formål. Null grader rangine er identisk med null grader celsius.

Enkelt sagt, temperatur er en indikator på hvor varmt eller hvor kaldt et objekt er relativt til andre objekter. Siden temperaturene varierer i henhold til sesong og situasjon, ble en skala komplett med mellomgraderinger utviklet for å muliggjøre sammenligninger. To faste punkter er nødvendige for å lage en nyttig skala - en global, ufravikelig standard. Det logiske valget å basere standard temperaturE -skalaer var vann, siden det er rikelig, tilgjengelig, endrer tilstand ved visse temperaturer og kan lett renses. Som nevnt ovenfor, er temperaturen imidlertid relatert til varme, og varme relaterer seg på et mer grunnleggende nivå til atom- og molekylær bevegelse.

Energi kan tas opp av atomer og molekyler på en rekke måter, for eksempel gjennom elektroneksitasjon, overføring av et elektron fra en lavere til en høyere orbital tilstand. Generelt blir energi imidlertid absorbert og øker bevegelsen til hele atomet eller molekylet. Den energien - energien som fører til "kinesis" eller bevegelse - er kinetisk energi. Det er en ligning som binder kinetisk energi til å varme opp: e = 3/2 kt, der E er den gjennomsnittlige kinetiske energien til et system, k er Boltzmann konstant og T er den absolutte temperaturen i grader Kelvin. Merk at i denne beregningen, hvis den absolutte temperaturen er null, indikerer ligningen tHer er ingen kinetisk energi eller bevegelse i det hele tatt.

En slags energi eksisterer faktisk fremdeles i null grader absolutt temperatur, selv om dette ikke er hva den klassiske fysikklikningen ovenfor indikerer. Gjenværende bevegelse er spådd av kvantemekanikk og er assosiert med en spesifikk type energi kalt "nullpunkts vibrasjonsenergi." Kvantitativt kan denne energien beregnes matematisk fra ligningen for en kvante harmonisk oscillator og med kunnskap om Heisenberg usikkerhetsprinsippet. Dette fysikkprinsippet dikterer at det ikke er mulig å kjenne både posisjonen og momentumet til veldig bittesmå partikler, og hvis stedet er kjent, må partikkelen beholde en miniscule vibrasjonskomponent.