De temperatuur is een maat voor de hoeveelheid thermische energie die een systeem heeft. Deze meting houdt in dat alle atomen en moleculen die in beweging zijn een bepaalde hoeveelheid kinetische energie (en minder uiteraard potentiële energie) bezitten. Wanneer alle moleculen (of atomen) in een systeem volledig stoppen met bewegen, is dat de koudste temperatuur die ze kunnen bereiken. Deze temperatuur, waarbij er helemaal geen thermische energie is, wordt het absolute nulpunt genoemd.
Numeriek wordt dit geschreven als 0 K, -273,15°C, of -459,67°F.
Het idee van het absolute nulpunt speelt een rol bij het begrip van de hoeveelheid energie die beschikbaar is van gasmoleculen in de ideale gaswet, omdat de temperatuur op een absolute schaal (zoals Kelvin) moet worden gemeten, wil de ideale gaswet zin hebben. Bovendien speelt het idee van het absolute nulpunt een rol in de fysica van de zwartelichaamstraling (hoeveel energie straalt er uit een voorwerp bij een bepaalde temperatuur) en het maximaal mogelijke rendement van een warmtemotor (het zogenaamde carnotrendement).
Het concept van het absolute nulpunt is ook een onderdeel van de fysica van de klimaatverandering. De gemiddelde temperatuur van de aarde, die ongeveer 15°C is, zou 288 K zijn. Als broeikasgassen de temperatuur van de planeet met 1% verhogen, zou deze niet 0,15 graden stijgen, maar 2,88 graden. Kelvin en Celsius hebben beide dezelfde gradenstijging, maar Kelvin is een absolute schaal (wat betekent dat het nulpunt echt nul is) en Celsius is een relatieve schaal (het nulpunt is arbitrair – het is gekozen door een wetenschapper). Daarom zou de temperatuur met 2,88 graden stijgen in plaats van met 0,15 graden. Begrijpen hoe deze kleine procentuele veranderingen in de temperatuur van de aarde kunnen leiden tot drastische gevolgen voor de planeet is een belangrijk onderdeel van de klimaatwetenschap.
Thermodynamica heeft aangetoond dat het onmogelijk is om tot het absolute nulpunt te komen, maar natuurkundigen zijn heel dicht in de buurt gekomen. Met behulp van laserkoeling en magnetische insluiting zijn experimenten uitgevoerd om atomen tot temperaturen van enkele nK (10-9 K) te brengen en zo Bose Einstein Condensaten te vormen. Om een idee te geven van hoe koud dit is, stel je een thermometer voor die zich uitstrekt van Victoria, BC tot St. Johns, Newfoundland (7500 km) (zie figuur 1).
- 293 K (20°C) Kamertemperatuur – downtown Victoria
- 273 K (0°C) Water bevriest – de grens tussen BC en Alberta
- 0 K – de haven in downtown St. Johns Newfoundland
- 1 nK – 0,026 mm van de haven, minder dan een zandkorrel verwijderd van het uiteinde van de thermometer!
Voor verder lezen
- Temperatuur
- Celsius
- Fahrenheit
- Klimaat
- Thermische energie
- Of verken een willekeurige pagina
- Gewijzigd van: Door Siim Sepp (Eigen werk) , via Wikimedia Commons en Door E Pluribus Anthony, overgebracht naar Wikimedia Commons door Kaveh (log), geoptimaliseerd door Andrew pmk. (Eigen werk) , via Wikimedia Commons door Jason Donev 12 januari 2015.
- 2.0 2.1 2.2 Winston Smith. “Het belang van het absolute nulpunt in de wetenschap: An Introduction” Accessed Dec.10, 2018. Beschikbaar via: https://www.brighthubeducation.com/science-homework-help/111787-importance-of-absolute-zero/
- Janet Larsen. “Global Temperature” Accessed Dec.10, 2018. Available from: http://www.earth-policy.org/indicators/C51