Tabla de Contenidos
Absolutt temperatur er temperatur målt i form av en absolutt skala, slik som Kelvin-skalaen og Rankine-skalaen. Dette betyr at det er en skala som starter fra null (den tillater ikke negative verdier), i hvilken verdi det er forstått at det er fravær av temperatur. Med andre ord forstås absolutt temperatur å være temperaturen som begynner å bli målt fra absolutt null, som er den laveste temperaturen som kan nås i henhold til fysikkens lover.
Hva er temperatur?
Temperatur kan defineres på forskjellige måter. På den ene siden er det en egenskap ved materie som gjør det mulig å bestemme når to legemer er i termisk likevekt med hverandre. Ved å definere det på denne måten er det mulig å etablere en relativ temperaturskala, siden det som betyr noe er hva temperaturen til et legeme eller system er i forhold til det andre. Dette er ideen som tillot utviklingen av vanlige temperaturskalaer, nemlig Celsius- eller Celsius-skalaen og Fahrenheit-skalaen.
På den annen side er temperatur også et mål på den termiske omrøringen av partiklene som utgjør et system. Faktisk, ifølge den kinetisk-molekylære modellen av gasser, er temperatur et direkte mål på den gjennomsnittlige translasjonskinetiske energien til atomene og molekylene som utgjør en gass.
Innstilling av skalaen for absolutt temperatur
Den absolutte temperaturen ble først bestemt ved å studere oppførselen til gasser. For eksempel uttaler Lay of Charles and Gay Lussac at det er et direkte proporsjonalt forhold mellom temperaturen og volumet til en ideell gass, uttrykt ved følgende ligning:
hvor K er en proporsjonalitetskonstant. Denne ligningen har form av en økende lineær funksjon med helning K. Det er eksperimentelt observert at helningen øker med antall mol gass, og avtar med trykk, som skissert i det følgende bildet.
Ved å ekstrapolere tilbake disse plottene av relativ temperatur (i Celsius eller i Fahrenheit ) versus volum for forskjellige starttrykk og for forskjellige startmengder gass, kan man se at alle linjer skjærer temperaturaksen på samme punkt, uavhengig av verdien av bakken. Dette punktet representerer absolutt null, det vil si startpunktet for den absolutte temperaturen og tilsvarer en verdi på -273,15 °C eller -459,67 °F.
Mer generelt kan temperatur assosieres med den ideelle gassligningen for tilstand, det vil si:
der T er den absolutte temperaturen, P, V og n er trykket, volumet og antall mol, og R er den ideelle gasskonstanten. Denne loven lar oss måle absolutt temperatur på forskjellige måter ved bruk av et gasstermometer.
Absolutte temperaturskalaer
Uavhengig av enhetene som den absolutte temperaturen er uttrykt i, begynner alle skalaene på samme punkt, det vil si på absolutt null. Denne temperaturen er ikke uttrykt i noen enhet siden enhetene er irrelevante når de uttrykker fraværet av en fysisk egenskap. Det vil si at temperaturen ved absolutt null er 0 (ikke 0K eller 0°R). Dette er slik for enhver absolutt fysisk mengde, for eksempel ville det være det samme å si at volumet til en væske er null for å si at det er null liter, eller null kubikkmeter eller null kubikkmil, så null er foretrukket .
For alle andre temperaturer blir det nødvendig å uttrykke dem i passende enheter. Det er to absolutte temperaturskalaer i vanlig bruk:
- Kelvin-skalaen.
- Rankine skala.
Kelvin-skalaen for temperatur
Vi skylder denne skalaen til Lord Kelvin, tidligere kjent som William Thomson, som i 1848 designet et termometer som var i stand til å måle absolutt temperatur uavhengig av gassen den ble laget av. Denne skalaen (kalt termodynamisk temperaturskala, men senere omdøpt for å hedre Lord Kelvin) viste seg å være identisk med skalaen utviklet ved ekstrapolering fra PT- eller VT-kurvene.
Hovedtrekket til denne skalaen er at størrelsen på enheten (kelvin eller K) er nøyaktig den samme som Celsius-skalaen. Faktisk er Kelvin-temperaturskalaen ikke noe mer enn Celsius-skalaen flyttet 273,15 enheter til høyre. Forholdet mellom Kelvin-skalaen og Celsius-skalaen er derfor:
Kelvin-skalaen er den desidert mest brukte absolutte temperaturskalaen innen naturvitenskap og ingeniørfag.
Rankine temperaturskala
Dette er den absolutte temperaturskalaen som har en gradstørrelse lik en grad Fahrenheit. Nullpunktet på denne skalaen tilsvarer -459,67 °F, så den representerer den samme Fahrenheit-skalaen oversatt 459,67 enheter til høyre. Det vil si at Rankine-skalaen er relatert til Fahrenheit-skalaen gjennom følgende ligning:
Forholdet mellom Kelvin-skalaen og Rankine-skalaen
Siden både Rankine-skalaen og Kelvin-skalaen er absolutte temperaturskalaer, starter de begge på samme punkt, så den eneste forskjellen mellom de to er størrelsen på graden. Forholdet mellom begge skalaene er da det samme forholdet mellom størrelsen på en Celsius-grad og en Fahrenheit-grad. Siden 1 °C er lik 9/5 eller 1,8 °F, er forholdet mellom °R og K:
Referanser
Atkins, P., & dePaula, J. (2010). Fysisk kjemi (8. utgave). Panamerican Medical Editorial.
Chang, R., & Goldsby, K. (2013). Kjemi (11. utgave). McGraw-Hill Interamericana de España SL
Connor, N. (2020, 16. januar). Hva er Kelvin-skalaen? Absolutt temperatur: definisjon . Termisk teknikk. https://www.thermal-engineering.org/en/what-is-the-kelvin-scale-absolute-temperature-definition/
Odaris. (n.d.). Absolutt temperaturdefinisjon . deQuimica.Com. https://dequimica.com/glosario/504/Absolute-Temperature
Spiegato. (2021, 14. juli). Hva er absolutt temperatur? https://spiegato.com/en/what-is-absolute-temperature
Absolutt temperatur . (2010). ES-akademisk. https://es-academic.com/dic.nsf/eswiki/440424
Kinetisk teori om gasser . (n.d.). Sc.Ehu.Es. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/gasIdeal/gasIdeal.html