Was ist Kelvin-Skala – Absolute Temperatur – Definition

Temperaturskalen

Wenn Sie ein Thermometer verwenden, müssen Sie eine Skala an der Rohrwand mit Zahlen markieren. Wir müssen eine Temperaturskala definieren . Eine Temperaturskala ist eine Möglichkeit, die Temperatur relativ zu einem Startpunkt (0 oder Null) und einer Maßeinheit zu messen .

Diese Zahlen sind willkürlich und historisch wurden viele verschiedene Schemata verwendet. Dies wurde beispielsweise erreicht, indem einige physikalische Vorkommen bei bestimmten Temperaturen definiert wurden – wie z. B. der Gefrier- und Siedepunkt von Wasser  – und diese als 0 bzw. 100 definiert wurden.

Es gibt verschiedene Skalen und Einheiten zur Temperaturmessung. Die häufigsten sind:

• Celsius (bezeichnet als ° C),
• Fahrenheit (bezeichnet ° F),
• Kelvin (bezeichnet mit K; besonders in der Wissenschaft).

Kelvin-Skala – Absolute Temperatur

Die Kelvin-Temperaturskala ist die Basiseinheit der thermodynamischen Temperaturmessung im Internationalen Messsystem (SI). Die Kelvin-Skala wurde basierend auf der Celsius-Skala bestimmt, jedoch mit einem Startpunkt bei absolutem Nullpunkt . Die Temperaturen auf der Kelvin-Skala sind 273 Grad niedriger als auf der Celsius-Skala. Der Kelvin ist definiert als der Anteil 1⁄273.16 der thermodynamischen Temperatur des Tripelpunktes von Wasser. Durch internationale Vereinbarung wurde dem Tripelpunkt von Wasser ein Wert von 273,16 K (0,01 ° C; 32,02 ° F) und ein Partialdampfdruck von 611,66 Pascal (6,1166 mbar; 0,0060366 atm) zugewiesen.. Mit anderen Worten, es ist so definiert, dass der Tripelpunkt von Wasser genau 273,16 K beträgt.

Beachten Sie, dass die Einheit auf der absoluten Skala Kelvin ist, nicht Grad Kelvin. Es wurde zu Ehren von Lord Kelvin benannt, der viel mit der Entwicklung der Temperaturmessung und der Thermodynamik zu tun hatte.

Die absolute Temperaturskala , die der Celsius-Skala entspricht, wird als Kelvin (K) -Skala bezeichnet, und die absolute Skala, die der Fahrenheit-Skala entspricht, wird als Rankine (R) -Skala bezeichnet. Die Nullpunkte auf beiden absoluten Skalen repräsentieren den gleichen physikalischen Zustand. Die Beziehungen zwischen der absoluten und der relativen Temperaturskala sind in den folgenden Gleichungen gezeigt.

Kelvin – Celsius

K = ° C + 273,15

° C = K – 273,15

Rankine – Fahrenheit

R = ° F + 460

° F = R – 460

Absoluter Nullpunkt

Eine solche Skala hat ihren Nullpunkt . Die kälteste theoretische Temperatur wird als absoluter Nullpunkt bezeichnet , bei dem die thermische Bewegung von Atomen und Molekülen ihr Minimum erreicht. Dies ist ein Zustand, in dem die Enthalpie und Entropie eines abgekühlten idealen Gases ihren Minimalwert von 0 erreicht. Klassischerweise wäre dies ein Zustand der Bewegungslosigkeit , aber die Quantenunsicherheit schreibt vor, dass die Teilchen immer noch eine endliche Nullpunktsenergie besitzen . Der absolute Nullpunkt wird auf der Kelvin-Skala als 0 K, auf der Celsius-Skala als –273,15 ° C und auf der Fahrenheit-Skala als –459,67 ° F bezeichnet .

Absoluter Nullpunkt und dritter Hauptsatz der Thermodynamik

Der dritte Hauptsatz der Thermodynamik besagt:

Die Entropie eines Systems nähert sich einem konstanten Wert, wenn sich die Temperatur dem absoluten Nullpunkt nähert.
Basierend auf empirischen Beweisen besagt dieses Gesetz, dass die Entropie einer reinen kristallinen Substanz beim absoluten Nullpunkt der Temperatur 0 K Null ist und dass es mit keinem noch so idealisierten Verfahren möglich ist, die Temperatur eines Systems zu senken in einer endlichen Anzahl von Schritten auf den absoluten Nullpunkt. Dies ermöglicht es uns, einen Nullpunkt für die Wärmeenergie eines Körpers zu definieren.