Bu makalede mutlak sıcaklığın ne olduğu ve mutlak sıcaklık ölçeğinin ne olduğu açıklanmaktadır. Böylece her iki terimin tanımını, mutlak ve bağıl sıcaklık ölçeklerinin ne olduğunu ve bunların nasıl dönüştürüleceğini bulacaksınız.
Mutlak sıcaklık nedir?
Mutlak sıcaklık, mutlak sıfıra (0 K veya -273,15 ºC) göre ölçülen sıcaklık değeridir. Başka bir deyişle mutlak sıcaklık, termometrik ölçeğin sıfır değeri olarak mutlak sıfırı alarak bir cismin veya sistemin sıcaklığını belirtir.
Bu nedenle mutlak sıcaklık ölçeği, mutlak sıcaklıkla ölçülen değeri gösteren termometrik bir ölçektir. Başka bir deyişle, mutlak sıcaklık ölçeğinin sıfırı, sıcaklığın mutlak sıfırına karşılık gelir.
Termodinamikte genel olarak formüllerde mutlak sıcaklık kullanılır. Bağıl sıcaklıklar yalnızca formül bir sıcaklık farkı gerektirdiğinde kullanılır.
Mutlak sıcaklık ölçekleri nelerdir?
Ana mutlak sıcaklık ölçekleri şunlardır:
- Kelvin ölçeği : Birimi bir santigrat dereceye eşit olan mutlak termometrik ölçek. Bu sıcaklık ölçeği bilimde en çok kullanılan ölçektir.
- Rankine ölçeği : Birimi İngiliz sistemindeki sıcaklık birimi olan bir derece Fahrenheit’e eşdeğer olan mutlak sıcaklık ölçeği.
Mutlak sıcaklık ölçeklerinin bir özelliği, ölçeğin sıfırı sıcaklığın mutlak sıfırına eşdeğer olduğundan tüm değerlerinin pozitif olmasıdır.
İki mutlak sıcaklık ölçeği aşağıda ayrıntılı olarak açıklanmaktadır.
Kelvin ölçeği
Tarihsel olarak derece Kelvin olarak adlandırılan Kelvin , Uluslararası Birim Sistemindeki (SI) sıcaklık birimidir.
Böylece Kelvin ölçeği , mutlak sıfırın enerjinin yokluğunu temsil ettiği, değeri 0 Kelvin (-273,15 ºC) olan sıcaklık ölçeğidir.
Kelvin cinsinden sıcaklığı ifade etmek için kullanılan sembol büyük K harfidir, örneğin 300 K.
Fizikte kelvin bir derece olarak kabul edilmez ve bu nedenle bu sıcaklık biriminin doğru adı Kelvin değil, kelvindir . Ayrıca Celsius (°C) ve Fahrenheit (°F) derecelerinden farklı olarak derece simgesiyle değil, sadece K harfiyle yazılmalıdır.
Kelvin, Uluslararası Sistem sıcaklık birimi olmasına rağmen sıcaklıkları ifade etmek için en yaygın kullanılan birim değildir. Evet, hem fizikte hem de mühendislikte hesaplamaların kelvin cinsinden yapıldığı doğrudur, ancak günlük yaşamda sıcaklıklar genellikle Celsius veya Fahrenheit derece cinsinden ölçülür.
Son olarak Kelvin’den başka bir sıcaklık birimine dönüştürülecek formüller aşağıdaki gibidir:
| Sıcaklık birimlerinin dönüştürülmesi | Formül |
|---|---|
| Celsius’tan Kelvin’e | K = °C + 273,15 |
| Kelvin’den Santigrat’a | °C = K – 273,15 |
| Kelvin’den Fahrenheit’a | ºF = 1,8 · (K – 273,15) + 32 |
| Fahrenheit’tan Kelvin’e | K = (°F – 32)/1,8 + 273,15 |
| Kelvin’den Rankine’ye | °R = 1,8K |
| Rankine’den Kelvin’e | K = °R/1,8 |
Rankine ölçeği
Rankine ölçeği, Anglo-Sakson sıcaklık birimi olan Fahrenheit derecesine dayanan termometrik bir ölçektir. Dolayısıyla Rankine ölçeği Fahrenheit ölçeğini kullanır ancak mutlak sıfırdan başlar, yani sıfır Rankine derecesi sıcaklığın mutlak sıfırına eşdeğerdir.
Rankine derecelerinin sembolü °R’dir, ancak bazen °Ra da kullanılır.
Rankine ölçeğinde ifade edilen karakteristik sıcaklıkların bazı örnekleri:
- 0 ºR: mutlak sıfır sıcaklığı, 0 K’ye eşdeğerdir.
- 491,67 ºR: Suyun erime noktası, 0 ºC’ye eşittir.
- 558,27 ºR: normalde 37 ºC olan normal insan vücut sıcaklığı.
- 671,64 ºR: Suyun kaynama noktası, 100 ºC’ye eşittir.
Rankine ölçeğinden başka bir termometrik ölçeğe (ve tersi) geçiş formülleri aşağıdaki gibidir:
| Sıcaklık birimlerinin dönüştürülmesi | Formül |
|---|---|
| Rankine’den Fahrenheit’a | °F = °R – 459,67 |
| Fahrenheit’tan Rankine’ye | °R = °F + 459,67 |
| Rankine’den Kelvin’e | K = °R/1,8 |
| Kelvin’den Rankine’ye | °R = 1,8K |
| Rankine’den Santigrat’a | °C = (°R – 491,67)/1,8 |
| Celsius’tan Rankine’ye | °R = 1,8·(°C + 273,15) |
Mutlak sıcaklık ve bağıl sıcaklık ölçekleri
Az önce mutlak sıcaklık ölçeğinin anlamını gördük, ancak termometrik ölçek de göreceli olabilir. Bu bölümde bu iki sıcaklık ölçeği türünün nasıl farklılaştığını göreceğiz.
Mutlak sıcaklık ölçekleri ile bağıl sıcaklık ölçekleri arasındaki fark, referans aldıkları değerdir. Mutlak sıcaklık ölçekleri mutlak sıfır sıcaklıktan başlar, bağıl sıcaklık ölçekleri ise ölçeğin sıfırı olarak keyfi bir sıcaklığa sahiptir.
Bu nedenle en çok kullanılan bağıl sıcaklık ölçekleri şunlardır:
- Santigrat ölçeği : Günlük yaşamda en çok kullanılan termometrik ölçektir. Suyun sırasıyla 0°C ve 100°C olan erime ve kaynama sıcaklıklarına dayanmaktadır.
- Fahernheit ölçeği : Anglo-Sakson kökenli çoğu ülkede kullanılan termometrik ölçek. Fahrenheit ölçeğinde sıfır, -17,78 ºC’ye karşılık gelir, benzer şekilde 1,8 Fahrenheit derecesi de 1 santigrat dereceye eşdeğerdir.
Farklı sıcaklık ölçekleri arasında dönüştürme formülleri aşağıdaki gibidir:
| Sıcaklık ölçeği dönüşümü | Formül |
|---|---|
| Celsius’tan Kelvin’e | K = °C + 273,15 |
| Kelvin’den Santigrat’a | °C = K – 273,15 |
| Celsius’tan Fahrenheit’a | °F = °C · 1,8 + 32 |
| Fahrenheit’tan Santigrat’a | °C = (°F – 32)/1,8 |
| Kelvin’den Fahrenheit’a | ºF = 1,8 · (K – 273,15) + 32 |
| Fahrenheit’tan Kelvin’e | K = (°F – 32)/1,8 + 273,15 |
| Celsius’tan Rankine’ye | °R = 1,8·(°C + 273,15) |
| Rankine’den Santigrat’a | °C = (°R – 491,67)/1,8 |
| Fahrenheit’tan Rankine’ye | °R = °F + 459,67 |
| Rankine’den Fahrenheit’a | °F = °R – 459,67 |
| Kelvin’den Rankine’ye | °R = 1,8K |
| Rankine’den Kelvin’e | K = °R/1,8 |
| Celsius’dan Rankine’ye | °R = 1,8·(°C + 273,15) |
| Rankine’den Santigrat’a | °C = (°R – 491,67)/1,8 |