物質が熱エネルギーを保持できない最低温度は絶対零度です。この温度では、自然の基本粒子の振動運動は重要ではありません。その温度は、ケルビン スケールで 0K、摂氏スケールで -273.15 度、華氏スケールで 459.67 度です。
ゼロの測定値が温度の理論上の絶対零度、つまり最小エネルギーの熱力学的平衡状態に対応する温度スケールは、温度の絶対スケールとして知られています。ケルビン (K) スケールは、ケルビンあたり 1.380649 x 10–23 ジュールのボルツマン定数によって定義される絶対スケールであり、国際単位系における温度の標準尺度です。
温度計
温度の絶対スケールを理解するために、まず温度スケールを学びましょう。
摂氏スケール
温度測定の最も一般的な単位は摂氏または摂氏です。この名前は、スウェーデンの天文学者であるアンダース セルシウス (1701–1744) にちなんで名付けられました。
1気圧では、水の氷点は0℃、沸点は100℃です。摂氏とケルビンの関係は次のとおりです。
T(摂氏) =T(ケルビン)–273.15°
重要なポイント
- 摂氏 (°C) は、温度間隔、2 つの温度の差、または摂氏スケールの不確実性を示すために使用できる測定単位です。
- 単位「摂氏」と摂氏スケールは現在、国際協定 (VSMOW; 特別に精製された水) で合意されているように、絶対零度とウィーン標準平均海水の三重点の 2 つの温度によって定義されています。これはまた、摂氏目盛りがケルビン目盛りにどのように接続するかを説明します。ケルビン目盛りは、記号 K を使用して熱力学的温度の SI 基本単位を識別します。絶対零度は正確に 0K であり、-273.15°C であり、考えられる最低温度 (物質が最小エントロピーを達成する点) です。三重点での水の温度は正確に 273.16K で 0.01°C です..
華氏目盛り
華氏スケールは、1724 年にこの概念を提案した科学者ダニエル ガブリエル ファーレンハイト (1686-1736) にちなんで名付けられました。このスケールの温度は華氏 (oF) で測定されます。
たとえば、水の凝固点は華氏 32 度ですが、沸点は華氏 212 度です。その結果、華氏スケールの度は、凝固点と沸点の温度差の 1/180 になります。水の凝固点と沸点は、摂氏スケールで 100 度離れています。
重要なポイント
- 20 世紀半ばから後半にかけて、ほとんどの国が華氏を摂氏に置き換えました。それでもなお、米国、ケイマン諸島、パラオ、バハマ、ベリーズの公式温度目盛りは華氏です。
ケルビン スケール
ケルビンは、国際単位系の 7 つの基本単位の 1 つで、記号は K (SI) です。ケルビン スケールは、絶対零度から始まり絶対零度で終わる熱力学的絶対温度スケールです。古典的な熱力学モデルでは、絶対零度はすべての熱運動が止まる温度です。
重要なポイント
- 0K (絶対ゼロ) は、すべての材料のすべての熱移動を可能な限り抑えるため、普遍的です。その結果、絶対零度はケルビン スケールのヌル ポイントとして当然の選択です。
- 理想気体の体積など、さまざまな物理パラメータが絶対温度に直接関係しているため、ケルビン スケールは科学活動で広く利用されています。
- 量子力学的ゼロ点エネルギー、または基底状態のエネルギーは、絶対零度の K システムにまだ存在します。ただし、古典的な熱力学の解釈では運動エネルギーはゼロになる可能性があり、物質の熱エネルギーはゼロになります。
- 実験室では、pK (ピコケルビン) が 10-12 K に等しい 100 pK の範囲で最低温度が達成されています。これまでに記録された最低の自然温度は、ブーメラン星雲の急流で発見された約 1K です。ガスの膨張
結論
温度スケールは、物理量の温度を校正する方法論です。水の凝固点や沸点など、わかりやすく信頼できる要素を参照して温度を定量化するために、経験的尺度が使用されます。絶対温度は熱力学的原理に基づいています。これには、有用なインクリメンタル ユニットの選択や、可能な限り低い温度をゼロ点として使用することが含まれます。一般的な温度スケールには、摂氏、ケルビン、華氏が含まれます。 -273.15 ℃は、想像できる最低温度です。ケルビン スケールでは、これは 0K に相当します。 0K の温度は、原子の動きが止まる点を表します。絶対零度 (0K) は、原子の動きが停止する温度です。したがって、温度の絶対スケールの研究は非常に重要で必要です。
