TEMPERATURSKALEN
ABSOLUTE TEMPERATUR
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Rufen wir uns in Erinnerung: Wärme hat etwas zu tun mit der Bewegung von Molekülen. Genau genommen ist es nur der Anteil der geradlinig fortschreitenden Bewegung, also der Translation. Nachdem sich kein Molekül gleich schnell bewegt wie das Andere, ist es ein statistischer Wert – nämlich ein Mittelwert welchen wir als Wärme bezeichnen. Es ist aber leicht einzusehen, dass es, zumindest rein theoretisch einen Zustand gibt, wo sich keines der Moleküle mehr aus seiner Richtung bewegt. Es ist absoluter Stillstand. Jetzt ist es absolut kalt. Kälter geht es nicht. Weniger als keine Bewegung gibt es nicht. Klar? Bei welcher Temperatur das der Fall ist wissen wir nur wenn wir die Linie so weit verlängern bis sie die Koordinate schneidet. Die Temperatur von diesem Zustand aus gemessen bezeichnen wir als absolute Temperatur.
Null
Aus dem Gesetz über die thermische Druckänderung von Gasen bei konstantem Volumen folgt, dass das ideale Gas bei einer Temperatur von -273,15°C den Druck Null haben muss. Für viele Untersuchungen erweist es sich als zweckmäßig, die Grenztemperatur von -273,15°C zum absoluten Nullpunkt der Temperaturmessung zu machen.
Es gilt:
Unter dem absoluten Nullpunkt versteht man die aufgrund der Gasskala extrapolierte Temperatur von –273,15°C. Es gibt keine negativen Werte für Temperaturen.
Der Eispunkt T0 liegt bei 273,15K
Die vom absoluten Nullpunkt aus gemessene Temperatur wird als die absolute Temperatur bezeichnet.
Es gilt:
Unter der absoluten Temperatur (Formelzeichen T) versteht man die mit Hilfe eines Gasthermometers gemessene Temperatur, wobei der absolute Nullpunkt als Nullpunkt der Temperaturmessung dient.
Die absolute Temperatur wird in der Einheit Kelvin (Einheitenzeichen K) angegeben.
wird gerechnet?
Zwischen der in Kelvin gemessenen absoluten Temperatur T und der Celsius-Temperatur J bestehen die folgenden Beziehungen:
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Die beiden Temperaturskalen unterscheiden sich nur durch die Wahl der Nullpunkte.
0°C A 273,15K und 0K A –273,15°C. (gelesen: Null Grad Celsius entspricht 273,15 Kelvin). -
Für die Zahlenwerte {J } und {T } irgendeiner Temperatur gilt:
{T } = 273,15 + {J}. (gelesen: Der beliebige Zahlenwert der absoluten Temperatur T ergibt sich aus der Summe des Zahlenwerts 273,15 und dem zugeordneten beliebigen Zahlenwert der Temperatur J). -
Zwischen den physikalischen Größen T und J bestehen die Beziehungen:
und
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-
Wenn J1 und J2 zwei Celsius-Temperaturen und T1 und T2 die zugeordneten absoluten Temperaturen sind, so ergibt sich aufgrund der vorstehenden Beziehungen: T2 – T1 = J2 – J1.
Dies bedeutet:
- Temperaturdifferenzen werden in der Einheit Kelvin (K) angegeben.
- in Rechnungen können die Einheiten Kelvin (K) und Grad Celsius (°C) gegeneinander gekürzt werden.
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Die mit einem Quecksilber- und einem Gasthermometer gemessenen Temperaturen weisen so geringe Unterschiede auf, dass sie für viele Zwecke als übereinstimmend betrachtet werden können.
Die Wahl von Quecksilbers erwies sich im nachhinein als ein besonders glücklicher Zufall.
Kelvin
Die Bezeichnung Kelvin ist zu Ehren des englischen Physikers W. Thomson (1824-1907), der später nach seiner Erhebung in den Adelstand Lord Kelvin hieß.