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Il caldo e il freddo sono misurati da una scala numerica chiamata temperatura. Le scale di temperatura sono il modo in cui comunichiamo il tempo, misuriamo la sicurezza e il comfort e spieghiamo il mondo fisico. Utilizzando linee di base scelte dagli scienziati per creare misurazioni relative, le scale di temperatura misurano l’intensità del calore o la quantità di energia termica contenuta in un materiale o sostanza (come l’aria, una pentola d’acqua o la superficie del sole). Esistono tre sistemi di misurazione comunemente usati: Fahrenheit, Celsius e Kelvin.
Cos’è la temperatura?
La temperatura è un’energia che si misura con uno strumento chiamato termometro, che deriva dalle parole greche thermos (caldo) e metron (misura), secondo il dizionario etimologico online. Un’altra definizione di temperatura è che è una misura dell’energia cinetica media (l’energia di una massa in movimento) delle molecole di una sostanza, secondo la Georgia State University.
L’antico medico greco Ippocrate apparentemente insegnava che la mano umana poteva essere usata per giudicare la presenza di febbre in una persona già nel 400 a.C., secondo un rapporto del 2019 pubblicato sulla rivista Nature Public Health Emergency Collection. Tuttavia, strumenti precisi per misurare la temperatura corporea umana non furono sviluppati fino al XVI e XVII secolo.
Kelvin: una scala assoluta per gli scienziati
Nel 1848, il matematico e scienziato britannico William Thomson (noto anche come Lord Kelvin) propose una scala di temperatura assoluta, indipendente dalle proprietà di una sostanza come il ghiaccio o il corpo umano. Ha suggerito che la gamma di possibili temperature nell’universo superava di gran lunga quelle proposte da Celsius e Fahrenheit. Il concetto di temperatura minima assoluta non era nuovo, secondo il NIST, ma Kelvin ti ha dato un numero esatto: 0 kelvin equivalgono a -273,15 C.
La temperatura termodinamica è assoluta, non relativa a punti fissi. Questo descrive la quantità di energia cinetica contenuta nelle particelle che compongono un grumo di materia, che oscilla e fluttua a livelli submicroscopici, ha spiegato Thomson. Quando la temperatura scende, le particelle rallentano finché a un certo punto cessano tutti i movimenti. Si tratta dello zero assoluto, che è il riferimento della scala Kelvin.
zero Assoluto
Lo zero assoluto si verifica a -273,15 C o -459,67 F. Fino a poco tempo fa, gli scienziati pensavano che gli esseri umani non potessero ricreare quella temperatura poiché, per ottenere quel freddo, l’energia dovrebbe essere aggiunta al sistema per raffreddarlo, il che significherebbe che il sistema sarebbe più caldo dello zero assoluto. Ma nel 2013 i fisici tedeschi sono riusciti a portare le particelle a temperature paradossali sotto lo zero assoluto.
Nella mente di Kelvin, lo zero assoluto era il punto di partenza per una scala di temperatura, ma per comodità usò i marcatori e gli intervalli della ben nota scala Celsius come base per la sua. Quindi, sulla scala Kelvin, l’acqua gela a 273,15 K (0°C) e bolle a 373,15 K, cioè a 100°C. Un kelvin è designato come un’unità, piuttosto che un grado, ed è uguale a un singolo grado sulla scala Celsius. La scala Kelvin è utilizzata principalmente dagli scienziati.
Nel 2018, il kelvin è stato ridefinito per renderlo più preciso, secondo un articolo della rivista Metrologia, e la sua definizione è ora legata alla costante di Boltzmann. Questa costante mette in relazione la temperatura con l’energia cinetica della materia. La nuova definizione, secondo la Conferenza Generale dei Pesi e delle Misure, è la seguente: “Il kelvin, simbolo K, è l’unità SI della temperatura termodinamica; la sua grandezza è fissata impostando il valore numerico della costante di Boltzmann esattamente a 1,380649 × 10 -23 J K-1 [joule per kelvin]’.
Fonti
- Enciclopedia Britannica. (nd). Costante di Boltzmann . Fisica.
- Metrologia. (2019). La revisione del SI —il risultato di tre decenni di progressi in metrologia.
- Ufficio internazionale dei pesi e delle misure. (2006). Il libretto del Sistema internazionale di unità di misura (SI). Comitato internazionale dei pesi e delle misure.
- SI Opuscolo. (2019). Mise en pratique per la definizione del kelvin nel SI. Comitato Consultivo per la Termometria
