Jaka jest temperatura bezwzględna?

Temperatura bezwzględna to temperatura mierzona za pomocą skali rozpoczynającej się od zera, przy czym ta zero jest najzimniejszą temperaturą teoretyczną w naturze. Istnieją dwie powszechne skale temperatury bezwzględnej pochodzące ze skali Fahrenheita i Skali Celsjusza lub Centijła. Ten pierwszy to skala Rankine'a, a druga to skala Kelvina. Chociaż nadal są używane do zwykłych celów, zarówno skale Celsjusza, jak i Fahrenheita, z ich niższą wartością poniżej zera, są mniej pożądane do obliczeniowych celów naukowych. Zero stopni Rankine jest identyczny z zerowym stopniem Celsjusza.

Mówiąc po prostu, temperatura jest wskaźnikiem tego, jak gorąca lub zimna obiekt jest w stosunku do innych obiektów. Ponieważ temperatury różnią się w zależności od sezonu i sytuacji, opracowano skalę z gradacją pośrednią, aby umożliwić porównania. Potrzebne są dwa stałe punkty, aby stworzyć przydatną skalę - globalny, niezmienny standard. Logiczny wybór na podstawie standardowej temperaturSkale E były wodą, ponieważ jest obfita, dostępna, zmienia się w określonych temperaturach i można je łatwo oczyszczyć. Jak wspomniano powyżej, temperatura dotyczy ciepła, a ciepło wiąże się na bardziej podstawowym poziomie do ruchu atomowego i molekularnego.

Energia może być wchłaniana przez atomy i cząsteczki na różne sposoby, na przykład poprzez wzbudzenie elektronów, przeniesienie elektronu z niższego do wyższego stanu orbitalnego. Zasadniczo jednak energia jest wchłaniana i zwiększa ruch całego atomu lub cząsteczki. Ta energia - energia prowadząca do „kinesis” lub ruchu - jest energią kinetyczną. Istnieje równanie, które łączy energię kinetyczną do ciepła: E = 3/2 kt, gdzie E jest średnią energią kinetyczną układu, K jest stałą Boltzmanna, a T jest temperaturą bezwzględną w stopniach Kelvin. Zauważ, że w tym obliczeniach, jeśli temperatura bezwzględna wynosi zero, równanie wskazuje tOto w ogóle nie ma energii kinetycznej ani ruchu.

Rodzaj energii nadal istnieje w temperaturze bezwzględnej zerowej, nawet jeśli nie wskazuje powyższe równanie fizyki klasycznego. Pozostały ruch jest przewidywany przez mechanikę kwantową i jest związany z określonym rodzajem energii zwanej „energią wibracyjną zerową”. Ilościowo energię tę można obliczyć matematycznie na podstawie równania dla oscylatora harmonicznego kwantowego i ze znajomością zasady niepewności Heisenberga. Ta zasada fizyki decyduje, że nie można poznać zarówno pozycji, jak i pędu bardzo małych cząstek, stąd jeśli lokalizacja jest znana, cząstka musi zachować niewielki składnik wibracyjny.