Co to jest skala absolutna?
Temperatura jest pomiarem energii, przy czym wyższe temperatury wskazują na większy ruch cząsteczek lub energię kinetyczną. Typowe skale obejmują skale Fahrenheita i Celsjusza, przy czym każda ma znaną liczbę stopni lub przyrostów między temperaturami zamarzania i wrzenia wody. Skala absolutna nie wykorzystuje tego samego punktu odniesienia, ale opiera się na wartości zerowej jako wartości teoretycznej, w której cząsteczki nie mają energii kinetycznej. Niektórzy naukowcy uważają, że zera absolutnego nigdy nie można osiągnąć, ponieważ jako wartości obliczonej nie ma możliwości jego zmierzenia.
Brytyjski fizyk William Thomson lub Lord Kelvin stworzył absolutną skalę w latach 40. XIX wieku. W skali Celsjusza woda zamarza w temperaturze 0 ° C i wrze w temperaturze 100 ° C. Kelvin obliczył, że absolutna granica niskiej temperatury wynosi około -273 ° C, nazywając to punktem zerowym jego skali. Jego skala wykorzystywała te same przyrosty temperatury co skala Celsjusza i została nazwana po nim skalą Kelvina.
William Rankine zaproponował absolutną skalę w latach 50. XIX wieku w oparciu o system Fahrenheita, a nie system Celsjusza. Na tej skali woda zamarza w temperaturze 32 ° F i wrze w temperaturze 212 ° F. Oparł swoją skalę na tym samym teoretycznym punkcie zerowym co Kelvin, który wynosi około -459 ° F, i jest to znane jako skala Rankine'a.
Bezwzględna temperatura na skali określa ruch cząsteczek, a nie pomiar energii cieplnej. Wraz ze wzrostem lub spadkiem energii w gazie zmieni się ciśnienie dla gazów przechowywanych w szczelnym pojemniku. Określenie właściwości gazów obejmuje pomiary temperatur i ciśnień w porównaniu ze znanymi wartościami standardowymi, przy czym absolutnym punktem odniesienia jest zero. Te właściwości mogą być ważne dla analizy mieszanin gazowych lub właściwości gazów lub innych materiałów w temperaturach kriogenicznych lub ekstremalnie niskich.
Kolejną właściwością materiałów jest ich potrójny punkt. Jest to temperatura i ciśnienie, w których materiał może istnieć we wszystkich trzech fazach; ciało stałe, gaz i ciecz. Przykładem potrójnego punktu jest woda, która ma potrójny punkt przy 273 ° K, czyli tyle samo, co normalny punkt zamarzania 32 ° F lub 0 ° C. Wyjaśnia to, jak mróz może tworzyć się w chłodne noce, ponieważ cząsteczki wody w określonych warunkach mogą przemieszczać się bezpośrednio ze stanu gazowego do ciała stałego lub odwrotnie.
Proces przechodzenia z ciała stałego bezpośrednio do gazu nazywa się sublimacją. Kostki lodu, które powoli znikają w zamrażarce, sublimują wodę bezpośrednio do pary z litego lodu. Inną popularną substancją chemiczną, która sublimuje, jest suchy lód lub zamrożony dwutlenek węgla, który zmienia się bezpośrednio z ciała stałego w gaz bez topnienia. Ta właściwość może być przydatna w procesach przemysłowych w niskiej temperaturze lub w chłodnictwie, w których ciecze mogą powodować problemy z manipulowaniem.
Wiele substancji ma bardzo niskie temperatury potrójnego punktu, co sprawia, że bezwzględna skala jest ważna dla ich pomiaru. Oddzielanie gazów do celów przemysłowych wymaga bardzo niskich temperatur, często mierzonych w wartościach bezwzględnych. Gazy takie jak hel mają punkt potrójny bardzo zbliżony do zera absolutnego, co czyni go użytecznym jako odniesienie dla innych gazów.