Kas yra absoliuti skalė?

Temperatūra yra energijos matavimas, o aukštesnė temperatūra rodo didesnį molekulių judėjimą arba kinetinę energiją. Įprastos skalės apima Farenheito ir Celsijaus skales, kurių kiekviena turi žinomą laipsnių skaičių arba žingsnius tarp vandens užšalimo ir virimo taškų. Absoliuti skalė nenaudoja to paties atskaitos taško, bet yra pagrįsta nuliu kaip teorine verte, kai molekulės neturi kinetinės energijos. Kai kurie mokslininkai mano, kad absoliutus nulis niekada nepasiekiamas, nes kaip apskaičiuotos vertės jo neįmanoma išmatuoti.

Britų fizikas Williamas Thomsonas arba lordas Kelvinas 1840-aisiais sukūrė absoliučią skalę. Pagal Celsijaus skalę vanduo užšąla 0°C temperatūroje ir užverda 100°C temperatūroje. Kelvinas apskaičiavo, kad absoliuti žemos temperatūros riba yra maždaug -273°C, vadindamas tai nuliniu savo skalės tašku. Jo skalė naudojo tuos pačius temperatūros žingsnius kaip ir Celsijaus skalė, ir buvo pavadinta Kelvino skale jo vardu.

Williamas Rankine’as XX amžiaus šeštajame dešimtmetyje pasiūlė absoliučią skalę, pagrįstą Farenheito, o ne Celsijaus sistema. Pagal šią skalę vanduo užšąla 1850 °F temperatūroje ir užverda 32 °F temperatūroje. Jis grindė savo skalę tuo pačiu teoriniu nuliniu tašku kaip ir Kelvino, kuris yra maždaug -212 °F, ir tai žinoma kaip Rankine skalė.

Absoliuti skalės temperatūra apibrėžia molekulių judėjimą, o ne šilumos energijos matavimą. Didėjant arba mažėjant energijai dujose, dujų, laikomų sandariame inde, slėgis pasikeis. Dujų savybių nustatymas apima temperatūros ir slėgio matavimus, lyginant su žinomomis standartinėmis vertėmis, naudojant absoliutų nulį kaip atskaitos tašką. Šios savybės gali būti svarbios analizuojant dujų mišinius arba dujų ar kitų medžiagų savybes kriogeninėje arba itin žemoje temperatūroje.

Kita medžiagų savybė yra jų trigubas taškas. Tai temperatūra ir slėgis, kai medžiaga gali egzistuoti visose trijose fazėse; kietas, dujinis ir skystas. Trigubo taško pavyzdys yra vanduo, kurio triguba temperatūra yra 273 °K, o tai yra tokia pati, kaip jo įprasta užšalimo temperatūra 32 °F arba 0 °C. Tai paaiškina, kaip šaltomis naktimis gali susidaryti šerkšnas, nes vandens molekulės tam tikromis sąlygomis gali pereiti tiesiai iš dujinės būsenos į kietą arba atvirkščiai.

Perėjimo iš kietosios medžiagos tiesiai į dujas procesas vadinamas sublimacija. Ledo kubeliai, kurie lėtai išnyksta šaldiklyje, sublimuoja vandenį tiesiai į garus iš kieto ledo. Kita įprasta sublimuojanti cheminė medžiaga yra sausas ledas arba sušalęs anglies dioksidas, kuris iš kietos medžiagos tiesiogiai virsta dujomis, nelydant. Ši savybė gali būti naudinga žemos temperatūros pramoniniuose procesuose arba šaldymui, kur skysčiai gali sukelti tvarkymo problemų.
Daugelio medžiagų trigubo taško temperatūra yra labai žema, todėl jų matavimui svarbi absoliuti skalė. Dujų atskyrimui pramoniniais tikslais reikalinga labai žema temperatūra, dažnai matuojama absoliučiais dydžiais. Dujų, tokių kaip helis, trigubas taškas yra labai artimas absoliučiam nuliui, todėl jis naudingas kaip kitų dujų atskaitos taškas.