Mutlak sıcaklık nedir?

Mutlak sıcaklık, Kelvin ölçeği ve Rankine ölçeği gibi mutlak bir ölçek cinsinden ölçülen sıcaklıktır . Bu, sıfırdan başlayan (negatif değerleri kabul etmeyen) bir ölçek olduğu anlamına gelir, bu değerde sıcaklığın olmadığı anlaşılır. Diğer bir deyişle mutlak sıcaklık, fizik kanunlarına göre ulaşılabilecek en düşük sıcaklık olan mutlak sıfırdan ölçülmeye başlanan sıcaklık olarak anlaşılmaktadır.

Sıcaklık nedir?

Sıcaklık farklı şekillerde tanımlanabilir. Bir yandan, iki cismin birbiriyle ne zaman termal dengede olduğunu belirlemeyi mümkün kılan maddenin bir özelliğidir. Bu şekilde tanımlayarak, göreceli bir sıcaklık ölçeği oluşturmak mümkündür, çünkü önemli olan bir cismin veya sistemin sıcaklığının diğerine göre ne olduğudur. Santigrat veya Santigrat ölçeği ve Fahrenheit ölçeği gibi ortak sıcaklık ölçeklerinin geliştirilmesine izin veren fikir budur.

Öte yandan sıcaklık, bir sistemi oluşturan parçacıkların termal çalkalanmasının da bir ölçüsüdür. Aslında, gazların kinetik-moleküler modeline göre sıcaklık, bir gazı oluşturan atomların ve moleküllerin ortalama öteleme kinetik enerjisinin doğrudan bir ölçüsüdür.

Mutlak sıcaklık ölçeğinin ayarlanması

Mutlak sıcaklık ilk önce gazların davranışları incelenerek belirlendi. Örneğin, Lay of Charles ve Gay Lussac, aşağıdaki denklemle ifade edildiği gibi, ideal bir gazın sıcaklığı ve hacmi arasında doğrudan orantılı bir ilişki olduğunu belirtir:

burada K bir orantılılık sabitidir. Bu denklem, eğim K ile artan bir lineer fonksiyon şeklindedir. Deneysel olarak, aşağıdaki resimde şematize edildiği gibi, eğimin gazın mol sayısıyla arttığı ve basınçla azaldığı gözlemlenmiştir.

Farklı başlangıç ​​basınçları ve farklı başlangıç ​​gaz miktarları için hacme karşı bu bağıl sıcaklık ( Santigrat veya Fahrenheit cinsinden ) grafiklerini geriye doğru tahmin ederek, değeri ne olursa olsun, tüm çizgilerin sıcaklık eksenini aynı noktada kestiği görülebilir. eğim. Bu nokta mutlak sıfırı, yani mutlak sıcaklığın başlangıç ​​noktasını temsil eder ve -273,15 °C veya -459,67 °F değerine karşılık gelir.

Daha genel olarak sıcaklık, ideal gaz hal denklemi ile ilişkilendirilebilir, yani:

burada T mutlak sıcaklıktır, P, V ve n basınç, hacim ve mol sayısıdır ve R ideal gaz sabitidir. Bu yasa, bir gaz termometresi kullanarak mutlak sıcaklığı farklı şekillerde ölçmemizi sağlar.

mutlak sıcaklık ölçekleri

Mutlak sıcaklığın ifade edildiği birimlerden bağımsız olarak tüm ölçekler aynı noktadan, yani mutlak sıfırdan başlar. Fiziksel bir özelliğin yokluğu ifade edilirken birimler önemsiz olduğundan bu sıcaklık herhangi bir birimle ifade edilmez. Yani, mutlak sıfırdaki sıcaklık 0’dır (0K veya 0°R değil). Bu, herhangi bir mutlak fiziksel miktar için böyledir, örneğin, bir sıvının hacminin sıfır olduğunu söylemek, bunun sıfır litre veya sıfır metreküp veya sıfır mil küp olduğunu söylemekle aynı şey olacaktır, bu nedenle sıfır tercih edilir .

Diğer tüm sıcaklıklar için bunları uygun birimlerle ifade etmek gerekli hale gelir. Yaygın olarak kullanılan iki mutlak sıcaklık ölçeği vardır:

• Kelvin ölçeği.
• Rankin ölçeği.

Kelvin sıcaklık ölçeği

Bu ölçeği, 1848’de yapıldığı gazdan bağımsız olarak mutlak sıcaklığı ölçebilen bir termometre tasarlayan, daha önce William Thomson olarak bilinen Lord Kelvin’e borçluyuz. Bu ölçeğin (sıcaklığın termodinamik ölçeği olarak adlandırıldı, ancak daha sonra Lord Kelvin’i onurlandırmak için yeniden adlandırıldı), PT veya VT eğrilerinden ekstrapolasyonla geliştirilen ölçekle aynı olduğu ortaya çıktı.

Bu ölçeğin ana özelliği, birimin boyutunun (kelvin veya K) Celsius ölçeğiyle tamamen aynı olmasıdır. Aslında, Kelvin sıcaklık ölçeği, Celsius ölçeğinin 273.15 birim sağa taşınmasından başka bir şey değildir . Kelvin ölçeği ile santigrat ölçeği arasındaki ilişki bu nedenle:

Kelvin ölçeği, bilim ve mühendislikte açık ara en yaygın kullanılan mutlak sıcaklık ölçeğidir.

Rankine sıcaklık ölçeği

Bu, Fahrenheit derecesine eşit bir derece boyutuna sahip olan mutlak sıcaklık ölçeğidir. Bu ölçeğin sıfırı -459,67 °F’ye eşittir, bu nedenle 459,67 birim sağa çevrilmiş aynı Fahrenheit ölçeğini temsil eder. Yani Rankine ölçeği, Fahrenheit ölçeği ile aşağıdaki denklem aracılığıyla ilişkilidir:

Kelvin ölçeği ile Rankine ölçeği arasındaki ilişki

Hem Rankine ölçeği hem de Kelvin ölçeği mutlak sıcaklık ölçekleri olduğundan, ikisi de aynı noktadan başlar, yani ikisi arasındaki tek fark derecenin boyutudur. Her iki ölçek arasındaki ilişki o zaman Celsius derecesi ile Fahrenheit derecesi arasındaki aynı ilişkidir. 1 °C, 9/5 veya 1,8 °F’ye eşit olduğundan, °R ve K arasındaki ilişki şu şekildedir:

Referanslar

Atkins, P. ve dePaula, J. (2010). Fiziksel Kimya (8. baskı). Panamerican Medical Editoryal.

Chang, R. ve Goldsby, K. (2013). Kimya (11. baskı). McGraw-Hill Interamericana de España SL

Connor, N. (2020, 16 Ocak). Kelvin ölçeği nedir? Mutlak sıcaklık: tanım . Termal Mühendislik. https://www.thermal-engineering.org/en/what-is-the-kelvin-scale-absolute-temperature-definition/

Odaris. (t.d.). Mutlak sıcaklık tanımı . deQuimica.Com. https://dequimica.com/glosario/504/Mutlak Sıcaklık

Spiegato. (2021, 14 Temmuz). Mutlak sıcaklık nedir? https://spiegato.com/en/what-is-absolute-temperature

mutlak sıcaklık (2010). ES-Akademik. https://es-academic.com/dic.nsf/eswiki/440424

Gazların kinetik teorisi . (t.d.). Sc.Ehu.Es. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/gasIdeal/gasIdeal.html