In diesem Artikel wird erklärt, was absolute Temperatur ist und was eine absolute Temperaturskala ist. Sie finden hier die Definition beider Begriffe, was die absoluten und relativen Temperaturskalen sind und wie man sie umrechnet.
Was ist absolute Temperatur?
Die absolute Temperatur ist der Temperaturwert, der relativ zum absoluten Nullpunkt (0 K oder -273,15 ºC) gemessen wird. Mit anderen Worten: Die absolute Temperatur gibt die Temperatur eines Körpers oder Systems an, indem sie den absoluten Nullpunkt als Nullwert der thermometrischen Skala annimmt.
Daher ist eine absolute Temperaturskala eine thermometrische Skala, die den durch eine absolute Temperatur gemessenen Wert angibt. Mit anderen Worten: Der Nullpunkt einer absoluten Temperaturskala entspricht dem absoluten Nullpunkt der Temperatur.
Im Allgemeinen wird in der Thermodynamik in Formeln die absolute Temperatur verwendet. Relative Temperaturen werden nur verwendet, wenn die Formel einen Temperaturunterschied erfordert.
Was sind die absoluten Temperaturskalen?
Die wichtigsten absoluten Temperaturskalen sind:
- Kelvin-Skala : absolute thermometrische Skala, deren Einheit einem Grad Celsius entspricht. Diese Temperaturskala wird in der Wissenschaft am häufigsten verwendet.
- Rankine-Skala : absolute Temperaturskala, deren Einheit einem Grad Fahrenheit entspricht, der Temperatureinheit im englischen System.
Ein Merkmal absoluter Temperaturskalen ist, dass alle ihre Werte positiv sind, da der Nullpunkt der Skala dem absoluten Nullpunkt der Temperatur entspricht.
Die beiden absoluten Temperaturskalen werden im Folgenden ausführlich erläutert.
Kelvin-Skala
Das Kelvin , früher Grad Kelvin genannt, ist die Temperatureinheit im Internationalen Einheitensystem (SI).
Somit ist die Kelvin-Skala die Temperaturskala, in der der absolute Nullpunkt die Abwesenheit von Energie darstellt, deren Wert 0 Kelvin (-273,15 ºC) beträgt.
Das Symbol zur Angabe einer Temperatur in Kelvin ist der Großbuchstabe K, zum Beispiel 300 K.
In der Physik wird Kelvin nicht als Grad betrachtet und daher lautet die korrekte Bezeichnung für diese Temperatureinheit Kelvin, nicht Grad Kelvin . Darüber hinaus sollte es im Gegensatz zu Grad Celsius (ºC) und Grad Fahrenheit (ºF) nicht mit dem Gradzeichen, sondern einfach mit dem Buchstaben K geschrieben werden.
Es ist zu beachten, dass Kelvin zwar die Temperatureinheit des Internationalen Systems ist, jedoch nicht die am häufigsten verwendete Einheit zur Angabe von Temperaturen. Ja, es stimmt, dass sowohl in der Physik als auch in den Ingenieurwissenschaften in Kelvin gerechnet wird, aber im Alltag werden Temperaturen normalerweise in Grad Celsius oder Grad Fahrenheit gemessen.
Schließlich lauten die Formeln zur Umrechnung von Kelvin in eine andere Temperatureinheit wie folgt:
| Umrechnung von Temperatureinheiten | Formel |
|---|---|
| Von Celsius bis Kelvin | K = ºC + 273,15 |
| Von Kelvin bis Celsius | ºC = K – 273,15 |
| Von Kelvin bis Fahrenheit | ºF = 1,8 · (K – 273,15) + 32 |
| Von Fahrenheit bis Kelvin | K = (ºF – 32)/1,8 + 273,15 |
| Von Kelvin bis Rankine | ºR = 1,8K |
| Von Rankine bis Kelvin | K = ºR/1,8 |
Rankine-Skala
Die Rankine-Skala ist eine thermometrische Skala, die auf Grad Fahrenheit basiert, der angelsächsischen Temperatureinheit. Die Rankine-Skala verwendet also die Fahrenheit-Skala, beginnt jedoch beim absoluten Nullpunkt, sodass null Grad Rankine dem absoluten Nullpunkt der Temperatur entsprechen.
Das Symbol für Rankine-Grade ist ºR, obwohl manchmal auch ºRa verwendet wird.
Hier sind einige Beispiele für charakteristische Temperaturen, ausgedrückt auf der Rankine-Skala:
- 0 ºR: absolute Nulltemperatur, entspricht 0 K.
- 491,67 ºR: Schmelzpunkt von Wasser, gleich 0 ºC.
- 558,27 ºR: normale menschliche Körpertemperatur, die normalerweise 37 ºC beträgt.
- 671,64 ºR: Siedepunkt von Wasser, der 100 ºC entspricht
Die Formeln für den Wechsel von der Rankine-Skala zu einer anderen thermometrischen Skala (und umgekehrt) lauten wie folgt:
| Umrechnung von Temperatureinheiten | Formel |
|---|---|
| Von Rankine bis Fahrenheit | ºF = ºR – 459,67 |
| Von Fahrenheit bis Rankine | ºR = ºF + 459,67 |
| Von Rankine bis Kelvin | K = ºR/1,8 |
| Von Kelvin bis Rankine | ºR = 1,8K |
| Von Rankine bis Celsius | ºC = (ºR – 491,67)/1,8 |
| Von Celsius bis Rankine | ºR = 1,8·(ºC + 273,15) |
Absolute Temperatur- und relative Temperaturskalen
Wir haben gerade die Bedeutung einer absoluten Temperaturskala gesehen, eine thermometrische Skala kann jedoch auch relativ sein. In diesem Abschnitt werden wir sehen, wie sich diese beiden Arten von Temperaturskalen unterscheiden.
Der Unterschied zwischen absoluten Temperaturskalen und relativen Temperaturskalen ist der Wert, den sie als Referenz verwenden. Absolute Temperaturskalen beginnen bei der absoluten Nulltemperatur, während relative Temperaturskalen eine beliebige Temperatur als Nullpunkt der Skala haben.
Daher sind die am häufigsten verwendeten relativen Temperaturskalen:
- Celsius-Skala : Dies ist die im Alltag am häufigsten verwendete thermometrische Skala. Es basiert auf den Schmelz- und Siedetemperaturen von Wasser, die jeweils 0 °C und 100 °C betragen.
- Fahrenheitsskala : Thermometrische Skala, die in den meisten Ländern angelsächsischen Ursprungs verwendet wird. Null auf der Fahrenheit-Skala entspricht -17,78 ºC, ebenso entsprechen 1,8 Grad Fahrenheit 1 Grad Celsius.
Die Formeln für die Umrechnung zwischen verschiedenen Temperaturskalen lauten wie folgt:
| Umrechnung der Temperaturskala | Formel |
|---|---|
| Von Celsius bis Kelvin | K = ºC + 273,15 |
| Von Kelvin bis Celsius | ºC = K – 273,15 |
| Von Celsius bis Fahrenheit | ºF = ºC · 1,8 + 32 |
| Von Fahrenheit bis Celsius | ºC = (ºF – 32)/1,8 |
| Von Kelvin bis Fahrenheit | ºF = 1,8 · (K – 273,15) + 32 |
| Von Fahrenheit bis Kelvin | K = (ºF – 32)/1,8 + 273,15 |
| Von Celsius bis Rankine | ºR = 1,8·(ºC + 273,15) |
| Von Rankine bis Celsius | ºC = (ºR – 491,67)/1,8 |
| Von Fahrenheit bis Rankine | ºR = ºF + 459,67 |
| Von Rankine bis Fahrenheit | ºF = ºR – 459,67 |
| Von Kelvin bis Rankine | ºR = 1,8K |
| Rankine zu Kelvin | K = ºR/1,8 |
| Celsius nach Rankine | ºR = 1,8·(ºC + 273,15) |
| Rankine zu Celsius | ºC = (ºR – 491,67)/1,8 |
