La temperatura è una grandezza fisica che esprime il grado o livello di caldo o freddo dei corpi o dell'ambiente. Nel sistema internazionale dell'unità di misura, l'unità di misura per la temperatura sono i gradi Kelvin. Di seguito, di forma generalizzata, parleremo di altre unità di misura per la temperatura.
In primo luogo possiamo distinguere, per dirla così, due categorie nelle unità di misura per la temperatura: assolute e relative.
- Assolute sono quelle che partono dello zero assoluto che è la temperatura teorica più bassa possibile e corrisponde al punto nel quale le molecole e gli atomi di un sistema hanno la minima energia termica possibile. Come per esempio l'unità di misura Kelvin che fu creata da William Thomson, basata sui gradi Celsius e fu stabilita nel sistema internazionale delle unità di misura nel 1954.
- Kelvin (sistema internazionale): si rappresenta con la lettera K e non ha nessun simbolo "º" del grado. Fu creata da William Thomson, sulla base dei gradi Celsius, stabilendo così il punto zero nello zero assoluto, -273,15 ºC e conservando la stessa dimensione per i gradi. Questa fu stabilita nel sistema internazionale delle unità di misura nel 1954.
- Relative che si confrontano con un processo fisico chimico stabilito che produce sempre la stessa temperatura. Come per esempio i gradi Celsius o denominati gradi centigradi e Fahrenheit.
Di seguito troverà una tavola di conversione delle unità di misura più utilizzate internazionalmente nella temperatura.
- Gradi Celsius (sistema internazionale): o anche denominato grado centigrado, viene rappresentato con il simbolo ºC. Questa unità di misura viene definita scegliendo il punto di congelamento dell'acqua a 0º ed il punto di ebollizione a 100º, entrambe le misure ad 1 atmosfera di pressione e divendo la scala in 100 parti uguali nelle quali ognuna corrisponde a 1 grado. Questa scala le propose Anders Celsius nel 1742, un fisico ed astronomo svedese.
- Gradi Fahrenheit (sistema internazionale): questo prende le divisioni tra i punti di congelamento ed evaporazione delle soluzioni di cloruro amonico. Cosicché la proposta di Gabriel Fahrenheit nel 1724, stabilisce lo zero ed il cento nelle temperature di congelamento ed evaporazione del cloruro amonico in acqua. Utilizzando un termometro di mercurio nel quale vengono introdotti a tratti una miscela di ghiaccio triturato con cloruro amonico uguali. Questa soluzione salina concentrata dava la temperatura in laboratorio più bassa possibile per quell'epoca. Di seguito creava un'altra soluzione di ghiaccio triturato ed acqua pura che determina il punto 30 ºF che dopo fissa in 32 ºF (punto di fusione del ghiaccio) e successivamante espone il termometro al vapore acqueo ed ottiene il punto 212 ºF (punto di ebollizione dell'acqua). La differenza tra i due punti è di 180 ºF che divisa in 180 parti uguali determina il grado Fahrenheit.
Zero assoluto
È teoricamente la minore temperatura possibile. Lo zero assoluto corrisponde a -273,15 °C, o zero nella scala termodinamica o Kelvin, 0 K. Il concetto di un zero assoluto della temperatura sorse per volta prima in relazione con esperimenti con gas; quando si raffredda un gas senza variare il suo volume, la sua pressione decresce con la temperatura. Benché questo esperimento non possa essere effettuato oltre il punto di condensazione del gas, la grafica dei valori sperimentali di pressione di fronte a temperatura può essere estrapolato fino a pressione nulla. La temperatura alla quale la pressione sarebbe zero è lo zero assoluto della temperatura. Successivamente venne dimostrato che sperimentalmente questo concetto scontato era consistente con le definizioni teoriche dello zero assoluto. Gli atomi e molecole di un oggetto nello zero assoluto avrebbero il minore movimento possibile. Non sarebbero completamente in riposo, ma non possono perdere altra energia dal movimento, con questo non possono trasferire calore ad un altro oggetto.
Non possiamo arrivare fisicamente allo zero assoluto, ma è possibile avvicinarsi il più possibile. Per raggiungere temperature molto fredde, o criogenice, si hanno bisogno di procedimenti speciali. L'elio liquido che ha un punto di ebollizione normale di 4,2 K, -268,9 °C, può essere ottenuto mediante criogenesi, alcuni recipienti eccessivamente bene isolati basati in un design dell'ingegnere meccanico statunitense Samuel Collins. Se questo elio si volatilizza a pressione ridotta, potendo raggiungere temperature fino a 0,7 K. Per temperature più basse è necessario ricorrere alla magnetizzazione e smagnetizzazione successiva di sostanze paramagnetiche (poco magnetico) come l'allume di cromo.
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