Der absolute Nullpunkt

Die meisten von uns kennen die Celsius-Temperaturskala (Einheit °C). Neben der Celsius-Temperaturskala gibt es noch weitere Temperaturskalen. Die verwendete Temperaturskala in der physikalischen Chemie ist die Kelvin-Temperaturskala (Einheit K). Das besondere an dieser Skala ist der sogenannte absolute Nullpunkt, im Gegensatz zu anderen Temperaturskalen gibt es bei der Kelvin-Temperaturskala keinen negativen Temperaturwert

Der absolute Nullpunkt

Der absolute Nullpunkt ist der niedrigste Wert auf der Kelvin-Temperaturskala und hat gemäß Definition den Wert “0 K”. Dieser Wert entspricht auf der Celsius-Temperaturskala dem Wert -273,15°C. Am absoluten Nullpunkt, also 0 K, endet die Kelivin-Temperaturskala, es gibt keine negativen Temperaturen auf dieser absoluten Temperaturskala.

Gemäß den grundlegenden Gesetzen der Chemie und Physik kann kein Stoff diese Temperatur (den absoluten Nullpunkt) je erreichen. Dies lässt sich relativ einfach beweisen (je nach Jahrgangsstufe)

  • Gemäß dem einfachen Teilchenmodell gilt, dass sich die kleinsten Teilchen (eines Stoffes) ständig mit einer gewissen Geschwindigkeit bewegen. Je höher die Temperatur, desto schneller ist diese Teilchenbewegung. Im Rahmen dieses einfachen Modells entspricht die Temperatur einer thermischen Bewegung. Da es keine negative Bewegung (entweder gibt es eine Bewegung oder nicht) gibt, kann es somit auch keine negative absolute Temperatur geben (der niedrigste Wert ist daher 0 K).
  • Das es keine negative absolute Temperatur gibt, lässt sich auch mit dem Gesetz von Gay-Lussac beweisen. Nach diesem Gesetz (das für Gase anwendbar ist) gilt, dass der Quotient aus Volumen und Temperatur immer eine Konstante ist (V : T = konst). Da es in der realen Welt kein negatives Volumen gibt, kann es auch keine negative absolute Temperatur geben. Es gibt daher einen untersten Temperaturwert (in der Kelvin-Skala).
  • Nach dem dritten Hauptsatz der Thermodynamik kann der absolute Nullpunkt niemals erreicht werden, weswegen auch hierdurch gilt, dass es keinen negativen absoluten Nullpunkt gibt. Beweisen lässt sich dies über die Entropie

Daher gilt es auch keine negative absolute Temperatur.

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Allgemeine Chemie