Absoluuttinen nollapiste ja Kelvinin lämpötila-asteikko
Lämpötila on kappaleen kuumuuden tai kylmyyden mitta. Se on ominaisuus, jonka avulla voimme kvantifioida lämpöä ja määrittää, mihin suuntaan lämpö virtaa kohteesta toiseen. Kun esine on kylmä, sanomme, että sillä on alhainen lämpötila ja kun se on kuuma, sanomme, että sillä on korkea lämpötila. Jos asetamme kätemme veteen ja lämpöenergia virtaa vedestä käsiimme, veden lämpötila on korkeampi kuin kätemme. Jos lämpöenergia virtaisi käsistämme veteen, vesi olisi matalammassa lämpötilassa kuin kädet.
Aineen lämpötila on kaikkien aineen atomien ja molekyylien liikkeen mitta. Kun ainetta lämmitetään, hiukkasten nopeus kasvaa, samoin niiden liike-energiat ja lämpötila nousee. Kun ainetta jäähdytetään, hiukkasten nopeus pienenee, samoin niiden liike-energiat, ja lämpötila laskee. Jos ainetta jäähdytetään edelleen, hiukkasten liike hidastuu edelleen ja niiden värähtelyt vähenevät. Lopulta voidaan saavuttaa lämpötila, jossa aineen atomit ja molekyylit ovat alimmassa energiatilassaan ja niiden liike käytännössä lakkaa. Tämä saavutetaan -273 °C:n lämpötilassa, ja sitä kutsutaan absoluuttiseksi nollapisteeksi. Tämä on alhaisin mahdollinen lämpötila, koska atomit ja molekyylit ovat alhaisimmassa energiatilassaan, joten energiaa ei voi siirtyä.
Kelvinin asteikko
Kelvinin lämpötila-asteikko on saanut nimensä lordi Kelvinin mukaan, joka kehitti sen 1800-luvun puolivälissä. Sen lähtökohtana on absoluuttinen nollapiste, ja lämpötilamittauksille annetaan symboli K (joka on lyhenne sanoista ”Kelvin”). Lämpötilaerot Kelvin-asteikolla eivät eroa Celsius-asteikon (°C) lämpötilaeroista. Nämä kaksi asteikkoa eroavat toisistaan lähtöpisteidensa suhteen. Näin ollen 0°C on 273K.