Vad är absolut temperatur?
Absolut temperatur är temperaturen som mäts med en skala som börjar vid noll, där den noll är den kallaste teoretiskt uppnåliga temperaturen i naturen. Det finns två vanliga absoluta temperaturskalor härrörande från Fahrenheit-skalan och Celsius- eller centigrade-skalan. Den förstnämnda är Rankine-skalan, och den senare är Kelvin-skalan. Även om de fortfarande används för vanliga ändamål är både Celsius- och Fahrenheit-skalorna, med deras lägre ände-värde under noll, mindre önskvärda för beräkningsvetenskapliga ändamål. Nollgrader Rankine är identisk med noll grader Celsius.
Enkelt uttryckt är att temperaturen är en indikator på hur varmt eller kallt ett objekt är i förhållande till andra objekt. Eftersom temperaturen varierar beroende på säsong och situation utvecklades en skala komplett med mellanliggande graderingar för att möjliggöra jämförelser. Två fasta punkter behövs för att skapa en användbar skala - en global, undantagbar standard. Det logiska valet att basera standardtemperaturskalorna på var vatten, eftersom det är rikligt, tillgängligt, ändrar tillstånd vid vissa temperaturer och kan lätt renas. Som nämnts ovan hänför sig temperaturen emellertid till värme, och värme hänför sig på en mer basisk nivå till atom- och molekylrörelser.
Energi kan absorberas av atomer och molekyler på olika sätt, till exempel genom elektronexcitering, överföring av en elektron från ett lägre till ett högre omloppstillstånd. I allmänhet absorberas emellertid energi och ökar rörelsen för hela atomen eller molekylen. Den energin - energin som leder till "kinesis" eller rörelse - är kinetisk energi. Det finns en ekvation som binder kinetisk energi till värme: E = 3/2 kT, där E är ett systemets genomsnittliga kinetiska energi, k är Boltzmann-konstanten och T är den absoluta temperaturen i grader Kelvin. Observera att i den här beräkningen, om den absoluta temperaturen är noll, indikerar ekvationen att det inte finns någon kinetisk energi eller rörelse alls.
En slags energi finns faktiskt fortfarande vid absoluta temperaturer på noll grader, även om detta inte är vad den klassiska fysikekvationen ovan indikerar. Återstående rörelse förutsägs av kvantmekanik och förknippas med en specifik typ av energi som kallas "nollpunktsvibrationsenergi." Kvantitativt kan denna energi beräknas matematiskt från ekvationen för en kvantharmonisk oscillator och med kunskap om Heisenbergs osäkerhetsprincip. Den fysiska principen dikterar att det inte är möjligt att känna till positionen och momentumet för mycket små partiklar. Därför måste partikeln, om platsen är känd, bibehålla en ringa vibrationskomponent.