Ce este temperatura absolută?

Temperatura absolută este temperatura măsurată în termeni de o scară absolută, cum ar fi scara Kelvin și scala Rankine. Aceasta înseamnă că este o scară care pleacă de la zero (nu admite valori negative), în care valoare se înțelege că există o absență a temperaturii. Cu alte cuvinte, temperatura absolută este înțeleasă ca fiind temperatura care începe să fie măsurată de la zero absolut, care este cea mai scăzută temperatură care poate fi atinsă conform legilor fizicii.

Ce este temperatura?

Temperatura poate fi definită în diferite moduri. Pe de o parte, este o proprietate a materiei care face posibilă determinarea când două corpuri sunt în echilibru termic unul cu celălalt. Definind-o în acest fel, este posibil să se stabilească o scară de temperatură relativă, deoarece ceea ce contează este temperatura unui corp sau a unui sistem în raport cu celălalt. Aceasta este ideea care a permis dezvoltarea unor scări comune de temperatură, și anume scara Celsius sau Centigrade și scara Fahrenheit.

Pe de altă parte, temperatura este, de asemenea, o măsură a agitației termice a particulelor care alcătuiesc un sistem. De fapt, conform modelului cinetico-molecular al gazelor, temperatura este o măsură directă a energiei cinetice de translație medii a atomilor și moleculelor care formează un gaz.

Setarea scalei de temperatură absolută

Temperatura absolută a fost determinată mai întâi prin studierea comportării gazelor. De exemplu, Lay of Charles și Gay Lussac afirmă că există o relație direct proporțională între temperatură și volumul unui gaz ideal, așa cum este exprimată prin următoarea ecuație:

unde K este o constantă a proporționalității. Această ecuație are forma unei funcție liniare crescătoare cu panta K. Se observă experimental că panta crește odată cu numărul de moli de gaz și scade odată cu presiunea, așa cum este schematizat în imaginea următoare.

Extrapolând înapoi aceste grafice ale temperaturii relative (în Celsius sau în Fahrenheit ) în funcție de volum pentru diferite presiuni inițiale și pentru diferite cantități inițiale de gaz, se poate observa că toate liniile intersectează axa temperaturii în același punct, indiferent de valoarea lui. panta. Acest punct reprezintă zero absolut, adică punctul de pornire al temperaturii absolute și corespunde unei valori de -273,15 °C sau -459,67 °F.

Mai general, temperatura poate fi asociată cu ecuația de stare a gazului ideal, adică:

unde T este temperatura absolută, P, V și n sunt presiunea, volumul și numărul de moli, iar R este constanta gazului ideal. Această lege ne permite să măsurăm temperatura absolută în diferite moduri prin utilizarea unui termometru cu gaz.

Scale de temperatură absolută

Indiferent de unitățile în care este exprimată temperatura absolută, toate scalele încep în același punct, adică la zero absolut. Această temperatură nu este exprimată în nicio unitate, deoarece unitățile sunt irelevante atunci când exprimă absența unei proprietăți fizice. Adică, temperatura la zero absolut este 0 (nu 0K sau 0°R). Așa este pentru orice mărime fizică absolută, de exemplu, ar fi același să spunem că volumul unui lichid este zero pentru a spune că este zero litri, sau zero metri cubi sau zero mile cubi, deci zero este de preferat .

Pentru toate celelalte temperaturi, devine necesar să le exprimați în unități adecvate. Există două scale de temperatură absolută de uz comun:

• Scara Kelvin.
• Scala Rankine.

Scara Kelvin a temperaturii

Această scară îi datorăm lordului Kelvin, cunoscut anterior ca William Thomson, care, în 1848, a proiectat un termometru capabil să măsoare temperatura absolută indiferent de gazul din care a fost făcut. Această scară (numită scara termodinamică a temperaturii, dar mai târziu redenumită pentru a onora Lordul Kelvin) s-a dovedit a fi identică cu scara dezvoltată prin extrapolare din curbele PT sau VT.

Caracteristica principală a acestei scale este că dimensiunea unității (kelvin sau K) este exact aceeași cu scara Celsius. De fapt, scara de temperatură Kelvin nu este altceva decât scara Celsius mutată cu 273,15 unități la dreapta. Relația dintre scara Kelvin și scara centigradă este așadar:

Scara kelvin este de departe cea mai utilizată scară de temperatură absolută în știință și inginerie.

Scala de temperatură Rankine

Aceasta este scara de temperatură absolută care are o dimensiune a gradului egală cu un grad Fahrenheit. Zeroul acestei scale este echivalent cu -459,67 °F, deci reprezintă aceeași scară Fahrenheit translata cu 459,67 unități la dreapta. Adică, scala Rankine este legată de scala Fahrenheit prin intermediul următoarei ecuații:

Relația dintre scala Kelvin și scala Rankine

Deoarece atât scara Rankine, cât și scara Kelvin sunt scale de temperatură absolută, ambele încep în același punct, deci singura diferență dintre cele două este dimensiunea gradului. Relația dintre ambele scale este atunci aceeași relație între magnitudinea unui grad Celsius și a unui grad Fahrenheit. Deoarece 1 °C este egal cu 9/5 sau 1,8 °F, atunci relația dintre °R și K este:

Referințe

Atkins, P. și dePaula, J. (2010). Chimie fizică (ed. a 8-a). Editorial Medical Panamerican.

Chang, R. și Goldsby, K. (2013). Chimie (ed. a 11-a). McGraw-Hill Interamericana de España SL

Connor, N. (2020, 16 ianuarie). Ce este scara Kelvin? Temperatura absolută: definiție . Inginerie termică. https://www.thermal-engineering.org/en/what-is-the-kelvin-scale-absolute-temperature-definition/

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

Spiegato. (2021, 14 iulie). Ce este temperatura absolută? https://spiegato.com/en/what-is-absolute-temperature

Temperatura absolută . (2010). ES-Academic. https://es-academic.com/dic.nsf/eswiki/440424

Teoria cinetică a gazelor . (n.d.). Sc.Ehu.Es. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/gasIdeal/gasIdeal.html