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Heiß und kalt werden durch eine numerische Skala namens Temperatur gemessen. Mithilfe von Temperaturskalen kommunizieren wir über das Wetter, messen Sicherheit und Komfort und erklären die physische Welt. Unter Verwendung von Basislinien, die von Wissenschaftlern ausgewählt wurden, um relative Messungen zu erstellen, messen Temperaturskalen die Wärmeintensität oder die Menge an thermischer Energie, die in einem Material oder einer Substanz (wie Luft, einem Topf mit Wasser oder der Oberfläche der Sonne) enthalten ist. Es gibt drei gebräuchliche Maßsysteme: Fahrenheit, Celsius und Kelvin.
Was ist Temperatur?
Temperatur ist eine Energie, die mit einem Instrument namens Thermometer gemessen wird, das laut dem etymologischen Online-Wörterbuch von den griechischen Wörtern thermos (heiß) und metron (messen) stammt. Eine andere Definition der Temperatur ist, dass sie ein Maß für die durchschnittliche kinetische Energie (die Energie einer sich bewegenden Masse) der Moleküle einer Substanz ist, so die Georgia State University.
Der antike griechische Arzt Hippokrates lehrte offenbar, dass die menschliche Hand verwendet werden könnte, um das Vorhandensein von Fieber bei einer Person bereits 400 v. Chr. Zu beurteilen, so ein Bericht aus dem Jahr 2019, der in der Zeitschrift Nature Public Health Emergency Collection veröffentlicht wurde. Präzise Instrumente zur Messung der menschlichen Körpertemperatur wurden jedoch erst im 16. und 17. Jahrhundert entwickelt.
Kelvin: eine absolute Skala für Wissenschaftler
1848 schlug der britische Mathematiker und Wissenschaftler William Thomson (auch bekannt als Lord Kelvin) eine absolute Temperaturskala vor, unabhängig von den Eigenschaften einer Substanz wie Eis oder des menschlichen Körpers. Er schlug vor, dass der Bereich möglicher Temperaturen im Universum die von Celsius und Fahrenheit vorgeschlagenen weit übertrifft. Das Konzept der absoluten Mindesttemperatur war laut NIST nicht neu, aber Kelvin gab Ihnen eine genaue Zahl: 0 Kelvin entspricht -273,15 C.
Die thermodynamische Temperatur ist absolut, nicht relativ zu Fixpunkten. Dies beschreibt die Menge an kinetischer Energie, die in den Partikeln enthalten ist, die einen Materieklumpen bilden, der auf submikroskopischer Ebene wackelt und flattert, erklärte Thomson. Wenn die Temperatur sinkt, verlangsamen sich die Teilchen, bis irgendwann jegliche Bewegung aufhört. Es geht um den absoluten Nullpunkt, der die Referenz der Kelvin-Skala ist.
Absoluter Nullpunkt
Der absolute Nullpunkt tritt bei -273,15 C oder -459,67 F auf. Bis vor kurzem dachten Wissenschaftler, dass Menschen diese Temperatur nicht wiederherstellen könnten, da dem System Energie zugeführt werden müsste, um es zu kühlen, um diese Kälte zu erreichen, was bedeuten würde, dass das System wäre heißer als der absolute Nullpunkt. Doch 2013 gelang es deutschen Physikern, die Teilchen auf paradoxe Temperaturen unter dem absoluten Nullpunkt zu bringen.
Für Kelvin war der absolute Nullpunkt der Ausgangspunkt für eine Temperaturskala, aber der Einfachheit halber verwendete er die Markierungen und Intervalle der weithin bekannten Celsius-Skala als Grundlage für seine eigene. Auf der Kelvin-Skala gefriert Wasser also bei 273,15 K (0 °C) und siedet bei 373,15 K, also bei 100 °C. Ein Kelvin wird als Einheit und nicht als Grad bezeichnet und entspricht einem einzelnen Grad auf der Celsius-Skala. Die Kelvin-Skala wird hauptsächlich von Wissenschaftlern verwendet.
Im Jahr 2018 wurde das Kelvin laut einem Artikel in der Zeitschrift Metrologia neu definiert, um es genauer zu machen, und seine Definition ist nun mit der Boltzmann-Konstante verknüpft. Diese Konstante bezieht die Temperatur auf die kinetische Energie der Materie. Die neue Definition gemäß der Generalkonferenz für Maß und Gewicht lautet wie folgt: „Das Kelvin, Symbol K, ist die SI-Einheit der thermodynamischen Temperatur; seine Größe wird festgelegt, indem der numerische Wert der Boltzmann-Konstante auf genau 1,380649 × 10 -23 J K-1 [Joule pro Kelvin] gesetzt wird.
Quellen
- Britannica-Enzyklopädie. (nd). Boltzmann-Konstante . Physik.
- Metrologie. (2019). Die Überarbeitung des SI – das Ergebnis von drei Jahrzehnten Fortschritt in der Metrologie.
- Internationales Büro für Maß und Gewicht. (2006). Das Internationale Einheitensystem (SI) Broschüre. Internationales Komitee für Maß und Gewicht.
- JA Broschüre. (2019). Mise en pratique für die Definition des Kelvins im SI. Beratender Ausschuss für Thermometrie
