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ゼロの読み取り値を持つ任意の温度計。ケルビン (K) スケールは、国際単位系における温度の標準的な尺度です。これは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、ケルビンあたり 1.380649 x 10-23 ジュールです。 2019 年以前は、ケルビン スケールは 273.15 K と定義されていました。これは、絶対零度と水の三重点 (水の液体、固体、気相がすべて同時に維持される固有の温度) の間の温度差でした。
温度の絶対スケールとは?
0 が絶対零度に等しいケルビン スケールを使用して測定された温度は、絶対温度と呼ばれます。ゼロ点は、物質粒子の運動量が最小になり、温度が下がることができない (最小エネルギー) 温度です。熱力学的温度の読み取り値は、「絶対」であるため、前に度記号が付きません。
ケルビン スケールに基づいていますが、単位が絶対零度とは関係がないため、摂氏スケールは絶対温度を測定しません。もう 1 つの絶対温度目盛りは、華氏と同じ度数のランキン目盛りです。摂氏と同様に、華氏は絶対的な尺度ではありません。
絶対温度スケールは、次の式に示すように、理想気体の (p, V, T) 式に基づいています。
PV=nRT
ここで、T は絶対温度、p、V、n は圧力、体積、モル数、R は気体定数です。
温度の絶対スケールの重要性は?
絶対スケールでは、温度値に度記号は含まれません。摂氏と華氏は水の凝固点に基づく相対スケールであるため、度記号で表されます。したがって、体温は華氏 98.6 度または摂氏 37 度かもしれませんが、絶対温度は摂氏 310.5 度または華氏 558.27 度です。ランキン温度は、度記号で示されることがあります。これにより、科学で使用される他の種類の「R」とは一線を画しています。ランキンとレーマーおよびレオミュール スケールを区別するために、ランキン温度も °Ra を使用します。
絶対零度を除いて、絶対スケールのすべての温度は正です。これが、多くの式が絶対温度を要求する理由です。
絶対温度と相対温度は同じ目盛りで測定されます (一次メートル法と英国式目盛りの場合)。摂氏度は、ケルビン単位間隔と同じサイズです。その結果、1 °C の温度上昇は 1 K の温度上昇に相当します。華氏度は、ランキン単位間隔と同じサイズです。
原子および分子の運動エネルギーは、絶対零度で最も低くなります。原子や分子にはエネルギーがないと主張する情報源もありますが、これは技術的に有効ではありません。分子は、絶対スケールではゼロの熱 (熱) エネルギーを含んでいますが、それでもエンタルピーと振動を持っています。さらに、絶対温度の概念は、理想的な気体の挙動に基づいています。
摂氏スケール
摂氏は、一般に摂氏として知られ、水の凝固点は 0° から 100° まで、水の沸点は 0° から 100° までの範囲の温度スケールです。これは 1742 年にスウェーデンの天文学者アンデルス セルシウスによって発明されたもので、設定点間の範囲が 100 度であることから、一般に摂氏目盛りと呼ばれています。温度を華氏 (°F) 単位から摂氏 (°C) 単位に変換するには、次の式を使用します。
°C =5/9(°F − 32)
摂氏スケールは、単位のメートル法が採用されているあらゆる場所で広く利用されており、科学活動で広く使用されています。
現代摂氏スケール
現代の摂氏目盛りは、ウィーン標準平均海水の三重点と絶対零度の考え方に基づいていると言われています。これは、水の沸点または融点のどちらも現代の摂氏スケールを確立しないことを意味します。実際の状況になると、摂氏スケールの正式な定義と摂氏スケールの一般的な概念との間で発生する違いは小さいと見なされる場合があります。また、水の沸点の現代的なスケール計算と水の沸点の元のスケール計算の間には 16.1 ミリケルビンの違いしかないことにも言及する必要があります。
メートル法の変換
多くの方程式では、絶対温度の数値を使用する必要があります。したがって、摂氏または華氏の温度がある場合は、計算に挿入する前にケルビンまたはランキンに変換する必要があります。計算を行った後、ケルビンまたはランキンから摂氏または華氏に変換します。
摂氏とケルビン間のメートル法温度変換から摂氏からケルビンへの変換:K =C + 273.15
ケルビンから摂氏への変換:C =K – 273.15
英語での華氏とランキンの変換
華氏からランキンへの変換:R =F + 459.67
ランキン度から華氏への変換:F =R – 459.67
結論
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ゼロの読み取り値を持つ任意の温度計。ケルビン スケールは、国際単位系における温度の標準的な尺度です。 0 が絶対零度に等しいケルビン スケールを使用して測定された温度は、絶対温度と呼ばれます。もう 1 つの絶対温度目盛りは、華氏と同じ度数のランキン目盛りです。絶対温度スケールは、次の式に示すように、理想気体の式に基づいています。 PV=nRT ここで、T は絶対温度、p、V、n は圧力、体積、モル数、R は気体定数です。
