Was ist die absolute Temperatur?

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Die absolute Temperatur ist eine Temperatur, die auf einer absoluten Skala wie der Kelvin-Skala und der Rankine-Skala gemessen wird. Dies bedeutet, dass es sich um eine Skala handelt, die bei Null beginnt (sie lässt keine negativen Werte zu), wobei dieser Wert bedeutet, dass keine Temperatur vorhanden ist. Mit anderen Worten, unter absoluter Temperatur wird die Temperatur verstanden, die vom absoluten Nullpunkt gemessen wird, der die niedrigste Temperatur ist, die nach den Gesetzen der Physik erreicht werden kann.

Was ist Temperatur?

Die Temperatur kann auf verschiedene Arten definiert werden. Einerseits ist es eine Eigenschaft der Materie, die es ermöglicht festzustellen, wann zwei Körper im thermischen Gleichgewicht miteinander stehen. Durch diese Definition ist es möglich, eine relative Temperaturskala festzulegen, da es darauf ankommt, wie hoch die Temperatur eines Körpers oder Systems im Verhältnis zu einem anderen ist. Dies ist die Idee, die die Entwicklung gemeinsamer Temperaturskalen ermöglichte, nämlich die Celsius- oder Celsius-Skala und die Fahrenheit-Skala.

Andererseits ist die Temperatur auch ein Maß für die thermische Bewegung der Teilchen, aus denen ein System besteht. Tatsächlich ist die Temperatur nach dem kinetisch-molekularen Gasmodell ein direktes Maß für die durchschnittliche kinetische Translationsenergie der Atome und Moleküle, aus denen ein Gas besteht.

Einstellen der absoluten Temperaturskala

Die absolute Temperatur wurde zunächst durch Untersuchung des Verhaltens von Gasen bestimmt. Zum Beispiel besagt das Lay von Charles und Gay Lussac, dass es eine direkte proportionale Beziehung zwischen der Temperatur und dem Volumen eines idealen Gases gibt, wie durch die folgende Gleichung ausgedrückt:

Absolute Temperatur

wobei K eine Proportionalitätskonstante ist. Diese Gleichung hat die Form einer ansteigenden linearen Funktion mit Steigung K. Es wurde experimentell beobachtet, dass die Steigung mit der Anzahl der Gasmole zunimmt und mit dem Druck abnimmt, wie im folgenden Bild schematisch dargestellt.

Absolute Temperatur

Durch Rückextrapolieren dieser Diagramme der relativen Temperatur (in Celsius oder Fahrenheit ) gegen das Volumen für unterschiedliche Anfangsdrücke und für unterschiedliche Anfangsgasmengen ist ersichtlich, dass alle Linien die Temperaturachse am selben Punkt schneiden, unabhängig vom Wert von die Piste. Dieser Punkt stellt den absoluten Nullpunkt dar, also den Startpunkt der absoluten Temperatur und entspricht einem Wert von -273,15 °C bzw. -459,67 °F.

Allgemeiner kann die Temperatur mit der Zustandsgleichung des idealen Gases in Verbindung gebracht werden, das heißt:

Absolute Temperatur

wobei T die absolute Temperatur ist, P, V und n der Druck, das Volumen und die Anzahl der Mole sind und R die ideale Gaskonstante ist. Dieses Gesetz erlaubt es uns, die absolute Temperatur mit einem Gasthermometer auf verschiedene Weise zu messen.

Absolute Temperaturskalen

Unabhängig von den Einheiten, in denen die absolute Temperatur ausgedrückt wird, beginnen alle Skalen am selben Punkt, dh am absoluten Nullpunkt. Diese Temperatur wird in keiner Einheit ausgedrückt, da die Einheiten irrelevant sind, wenn es darum geht, das Fehlen einer physikalischen Eigenschaft auszudrücken. Das heißt, die Temperatur am absoluten Nullpunkt ist 0 (nicht 0K oder 0°R). Dies gilt für jede absolute physikalische Größe, zum Beispiel wäre es dasselbe zu sagen, dass das Volumen einer Flüssigkeit null ist, als zu sagen, dass es null Liter oder null Kubikmeter oder null Kubikmeilen ist, also wird Null bevorzugt .

Für alle anderen Temperaturen wird es notwendig, sie in geeigneten Einheiten auszudrücken. Es gibt zwei gebräuchliche absolute Temperaturskalen:

  • Die Kelvin-Skala.
  • Rankine-Skala.

Die Kelvin-Skala der Temperatur

Wir verdanken diese Skala Lord Kelvin, früher bekannt als William Thomson, der 1848 ein Thermometer entwarf, das die absolute Temperatur unabhängig von dem Gas, aus dem es hergestellt wurde, messen konnte. Diese Skala (die thermodynamische Temperaturskala genannt, aber später zu Ehren von Lord Kelvin umbenannt wurde) erwies sich als identisch mit der Skala, die durch Extrapolation aus den PT- oder VT-Kurven entwickelt wurde.

Das Hauptmerkmal dieser Skala ist, dass die Größe der Einheit (Kelvin oder K) genau der Celsius-Skala entspricht. Tatsächlich ist die Kelvin-Temperaturskala nichts anderes als die Celsius-Skala, die um 273,15 Einheiten nach rechts verschoben ist. Die Beziehung zwischen der Kelvin-Skala und der Celsius-Skala ist daher:

Kelvin-Skala und Celsius-Skala

Die Kelvin-Skala ist bei weitem die am weitesten verbreitete absolute Temperaturskala in Wissenschaft und Technik.

Rankine-Temperaturskala

Dies ist die absolute Temperaturskala, die eine Gradgröße hat, die einem Grad Fahrenheit entspricht. Die Null dieser Skala entspricht -459,67 °F, stellt also dieselbe Fahrenheit-Skala dar, die um 459,67 Einheiten nach rechts übersetzt wurde. Das heißt, die Rankine-Skala ist durch die folgende Gleichung mit der Fahrenheit-Skala verbunden:

Rankine-Skala und Fahrenheit-Skala

Beziehung zwischen der Kelvin-Skala und der Rankine-Skala

Da sowohl die Rankine-Skala als auch die Kelvin-Skala absolute Temperaturskalen sind, beginnen beide am selben Punkt, sodass der einzige Unterschied zwischen den beiden die Größe des Grads ist. Die Beziehung zwischen beiden Skalen ist dann die gleiche Beziehung zwischen der Größe eines Grads Celsius und einem Grad Fahrenheit. Da 1 °C gleich 9/5 oder 1,8 °F ist, lautet die Beziehung zwischen °R und K:

Kelvin-Skala und Rankine-Skala

Verweise

Atkins, P., & dePaula, J. (2010). Physikalische Chemie (8. Aufl.). Panamerikanischer medizinischer Leitartikel.

Chang, R., & Goldsby, K. (2013). Chemie (11. Aufl.). McGraw-Hill Interamericana de España SL

Connor, N. (2020, 16. Januar). Was ist die Kelvin-Skala? Absolute Temperatur: Definition . Wärmetechnik. https://www.thermal-engineering.org/en/what-is-the-kelvin-scale-absolute-temperature-definition/

Odaris. (n.d.). Absolute Temperaturdefinition . deQuimica.Com. https://dequimica.com/glosario/504/Absolute-Temperature

Spiegato. (2021, 14. Juli). Was ist die absolute Temperatur? https://spiegato.com/de/was-ist-absolute-temperatur

Absolute Temperatur . (2010). ES-Akademisch. https://es-academic.com/dic.nsf/eswiki/440424

Kinetische Theorie der Gase . (n.d.). Sc.Ehu.Es. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/gasIdeal/gasIdeal.html

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Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

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