Questo articolo spiega cos’è la temperatura assoluta e cos’è una scala di temperatura assoluta. Troverai quindi la definizione di entrambi i termini, cosa sono le scale di temperatura assoluta e relativa e come convertirle.
Qual è la temperatura assoluta?
La temperatura assoluta è il valore della temperatura misurata rispetto allo zero assoluto (0 K o -273,15 ºC). In altre parole, la temperatura assoluta indica la temperatura di un corpo o di un sistema prendendo come valore zero della scala termometrica lo zero assoluto.
Pertanto una scala di temperatura assoluta è una scala termometrica che indica il valore misurato da una temperatura assoluta. In altre parole, lo zero di una scala di temperatura assoluta corrisponde allo zero assoluto della temperatura.
Generalmente, in termodinamica, nelle formule viene utilizzata la temperatura assoluta. Le temperature relative vengono utilizzate solo quando la formula richiede una differenza di temperatura.
Quali sono le scale di temperatura assoluta?
Le principali scale di temperatura assoluta sono:
- Scala Kelvin : scala termometrica assoluta la cui unità è pari a un grado Celsius. Questa scala di temperatura è la più utilizzata nella scienza.
- Scala Rankine : scala di temperatura assoluta la cui unità equivale a un grado Fahrenheit, che è l’unità di temperatura nel sistema inglese.
Una caratteristica delle scale di temperatura assolute è che tutti i loro valori sono positivi, poiché lo zero della scala equivale allo zero assoluto della temperatura.
Le due scale di temperatura assoluta sono spiegate in dettaglio di seguito.
Scala Kelvin
Il Kelvin , storicamente chiamato grado Kelvin , è l’unità di temperatura nel Sistema Internazionale di Unità (SI).
La scala Kelvin è quindi la scala di temperatura in cui lo zero assoluto rappresenta l’assenza di energia, il cui valore è 0 Kelvin (-273,15 ºC).
Il simbolo utilizzato per esprimere una temperatura in Kelvin è la lettera maiuscola K, ad esempio 300 K.
In fisica, il kelvin non è considerato un grado e quindi il nome corretto per questa unità di temperatura è kelvin, non grado Kelvin . Inoltre, a differenza dei gradi Celsius (ºC) e dei gradi Fahrenheit (ºF), non va scritto con il simbolo dei gradi, ma semplicemente con la lettera K.
Va notato che sebbene il kelvin sia l’unità di temperatura del Sistema Internazionale, non è l’unità più comunemente utilizzata per esprimere la temperatura. Sì, è vero che sia in fisica che in ingegneria i calcoli si fanno in Kelvin, ma nella vita di tutti i giorni le temperature vengono solitamente misurate in gradi Celsius o gradi Fahrenheit.
Infine, le formule per convertire dai Kelvin ad un’altra unità di temperatura sono le seguenti:
| Conversione delle unità di temperatura | Formula |
|---|---|
| Da Celsius a Kelvin | K = ºC + 273,15 |
| Da Kelvin a Celsius | ºC = K – 273,15 |
| Da Kelvin a Fahrenheit | ºF = 1,8 · (K – 273,15) + 32 |
| Da Fahrenheit a Kelvin | K = (ºF – 32)/1,8 + 273,15 |
| Da Kelvin a Rankine | ºR = 1,8K |
| Da Rankine a Kelvin | K = ºR/1,8 |
Scala Rankine
La scala Rankine è una scala termometrica basata sui gradi Fahrenheit, che è l’unità anglosassone di temperatura. Quindi la scala Rankine utilizza la scala Fahrenheit ma inizia dallo zero assoluto, quindi zero gradi Rankine equivalgono allo zero assoluto della temperatura.
Il simbolo dei gradi Rankine è ºR, sebbene talvolta venga utilizzato anche ºRa.
Ecco alcuni esempi di temperature caratteristiche espresse sulla scala Rankine:
- 0 ºR: temperatura zero assoluto, equivalente a 0 K.
- 491,67 ºR: punto di fusione dell’acqua, pari a 0 ºC.
- 558,27 ºR: temperatura normale del corpo umano, che normalmente è 37 ºC.
- 671,64 ºR: punto di ebollizione dell’acqua, che è pari a 100 ºC
Le formule per passare dalla scala Rankine ad un’altra scala termometrica (e viceversa) sono le seguenti:
| Conversione delle unità di temperatura | Formula |
|---|---|
| Da Rankine a Fahrenheit | ºF = ºR – 459,67 |
| Da Fahrenheit a Rankine | ºR = ºF + 459,67 |
| Da Rankine a Kelvin | K = ºR/1,8 |
| Da Kelvin a Rankine | ºR = 1,8K |
| Da Rankine a Celsius | ºC = (ºR – 491,67)/1,8 |
| Da Celsius a Rankine | ºR = 1,8·(ºC + 273,15) |
Scale di temperatura assoluta e di temperatura relativa
Abbiamo appena visto il significato di una scala di temperatura assoluta, tuttavia una scala termometrica può essere anche relativa. In questa sezione vedremo come differiscono questi due tipi di scale di temperatura.
La differenza tra scale di temperatura assoluta e scale di temperatura relativa è il valore che prendono come riferimento. Le scale di temperatura assoluta partono dalla temperatura zero assoluto, mentre le scale di temperatura relative hanno una temperatura arbitraria come zero della scala.
Pertanto, le scale di temperatura relativa più utilizzate sono:
- Scala Celsius : è la scala termometrica più utilizzata nella vita di tutti i giorni. Si basa sulle temperature di fusione ed ebollizione dell’acqua, che sono rispettivamente 0ºC e 100ºC.
- Scala Fahernheit : scala termometrica utilizzata nella maggior parte dei paesi di origine anglosassone. Lo zero sulla scala Fahrenheit corrisponde a -17,78 ºC, allo stesso modo 1,8 gradi Fahrenheit equivalgono a 1 grado Celsius.
Le formule per la conversione tra diverse scale di temperatura sono le seguenti:
| Conversione della scala di temperatura | Formula |
|---|---|
| Da Celsius a Kelvin | K = ºC + 273,15 |
| Da Kelvin a Celsius | ºC = K – 273,15 |
| Da Celsius a Fahrenheit | ºF = ºC · 1,8 + 32 |
| Da Fahrenheit a Celsius | ºC = (ºF – 32)/1,8 |
| Da Kelvin a Fahrenheit | ºF = 1,8 · (K – 273,15) + 32 |
| Da Fahrenheit a Kelvin | K = (ºF – 32)/1,8 + 273,15 |
| Da Celsius a Rankine | ºR = 1,8·(ºC + 273,15) |
| Da Rankine a Celsius | ºC = (ºR – 491,67)/1,8 |
| Da Fahrenheit a Rankine | ºR = ºF + 459,67 |
| Da Rankine a Fahrenheit | ºF = ºR – 459,67 |
| Da Kelvin a Rankine | ºR = 1,8K |
| Rankine a Kelvin | K = ºR/1,8 |
| Celsius a Rankine | ºR = 1,8·(ºC + 273,15) |
| Rankine in gradi Celsius | ºC = (ºR – 491,67)/1,8 |