In allen Naturwissenschaften benötigen wir Zustandsgrößen, um ein System zu beschreiben (Druck, Volumen, Temperatur…). So wir auch in der Physikalischen Chemie die Temperatur zur Beschreibung eines Systems verwendet. Die meisten kennen die Celsius-Temperaturskala (Einheit °C), wobei gilt, dass die Temperatur 0 Grad Celsius der Temperatur entspricht, bei der flüssiges Wasser unter Normaldruck zu Eis gefriert. Neben der Celsius-Temperaturskala gibt es noch weitere Temperaturskalen. Die wichtige Temperaturskala in der physikalischen Chemie ist die Kelvin-Temperaturskala (Einheit K)
Die Frage “was ist Temperatur?” begegnet uns auch in anderen Fächern und ist im Grunde gar nicht so einfach zu beantworten. Wenn wir ein Thermometer zur Bestimmung der Temperatur verwenden, basiert die Temperaturmessung bei einem herkömmlichen Thermometer auf einer relativen Messeung. Die Messung der Temperatur basiert auf einer Ausdehnung der Flüssigkeit im Thermometer, die proportional zur Temperaturerhöhung ist.
Zur Temperaturmessung lässt sich auch ein sogenanntes Gasthermometer verwenden. Das Messprinzip eines Gasthermometers basiert auf der Messung des Gasdruckes und dem idealen Gasgesetz (p·V = n·R·T). Demnach ergibt sich bei einem Druck von 0 bar eine Temperatur von -273 °C. Da ein Gas keinen negativen Druck hat, muss bei dieser Temperatur der (absolute) Nullpunkt sein. Tiefere Temperaturen sind nicht mehr möglich. Daher hat man die Tempertur als absoluten Nullpunkt in einer neuen Temperaturskale (der Kelvinskala) definiert. In der physikalischen Chemie wird nur mithilfe der Kelvin Temperaturskala gearbeitet, die Zustandsgrößen wie Entropie oder Enthalpie werden nur mit der Temperatur in Kelvin berechnet. Für die Kelvin-Skala gilt, dass die Skala bei 0 K beginnt und entspricht dem absoluten physikalischen Nullpunkt, der bei -273,15 Grad Celsius liegt.
Beim Umrechnen gilt: Temperatur in K = 273,15 + Temperatur in °C.
So sind beispielsweise 20°C in Kelvin : 20 + 273,15 = 293,15 K.
Eine Temperaturskala ist eine Maßeinheit, die verwendet wird, um die Wärmemenge zu bestimmen, die ein Körper besitzt.
Die Celsius und Kelvin Skalen sind zwei Arten von Temperaturskalen, die in der Physikalischen Chemie verwendet werden.
Der Nullpunkt auf der Kelvin-Skala ist der absolute Nullpunkt, bei dem keine thermische Energie mehr vorhanden ist.
Die Temperatur in der Celsius-Skala wird als 0°C am Schmelzpunkt von Wasser und 100°C am Siedepunkt von Wasser definiert.
Der Hauptunterschied zwischen der Celsius- und der Kelvin-Skala ist der Nullpunkt. Bei der Celsius-Skala ist 0°C der Schmelzpunkt von Wasser, während bei der Kelvin-Skala 0 Kelvin der absolute Nullpunkt ist.
Die Kelvin-Skala wird in den Wissenschaften am häufigsten verwendet, weil sie einen absoluten Nullpunkt hat, was bei vielen wissenschaftlichen Berechnungen hilfreich ist.
Die Temperatur in der Kelvin-Skala wird ab dem absoluten Nullpunkt gemessen.
Um eine Temperatur von Celsius in Kelvin umzurechnen, addieren Sie 273,15 zur Celsius-Temperatur.
Temperaturen unter Null Kelvin sind nicht möglich, da Null Kelvin per Definition der absolute Nullpunkt ist, an dem keine thermische Energie in einem System vorhanden ist.
Thermische Energie ist die Energie, die ein Körper aufgrund der Bewegung seiner Teilchen besitzt. Sie ist proportional zur Temperatur des Körpers.