Lämpötila on energian mittaus, korkeammat lämpötilat osoittavat enemmän molekyylien liikettä tai liike -energiaa. Yleisimpiä asteikkoja ovat Fahrenheit- ja Celsius -asteikot, joista jokaisella on tunnettu määrä asteita tai lisäyksiä veden jäätymis- ja kiehumispisteiden välillä. Absoluuttinen asteikko ei käytä samaa vertailupistettä, mutta perustuu nollaan teoreettisena arvona, jossa molekyyleillä ei ole liike -energiaa. Jotkut tutkijat uskovat, että absoluuttista nollaa ei voi koskaan saavuttaa, koska laskennallisena arvona sitä ei voi mitata.
Brittiläinen fyysikko William Thomson eli lordi Kelvin loi absoluuttisen asteikon 1840 -luvulla. Celsius -asteikolla vesi jäätyy 0 ° C: n lämpötilassa ja kiehuu 100 ° C: ssa. Kelvin laski, että absoluuttisen matalan lämpötilan raja on noin -273 ° C ja kutsui tätä asteikon nollapisteeksi. Hänen asteikollaan käytettiin samoja lämpötilan lisäyksiä kuin Celsius -asteikolla, ja hänet nimettiin Kelvin -asteikolle hänen mukaansa.
William Rankine ehdotti 1850 -luvulla absoluuttista asteikkoa, joka perustui Fahrenheit- eikä Celsius -järjestelmään. Tällä asteikolla vesi jäätyy 32 ° F: n lämpötilassa ja kiehuu 212 ° F: ssa. Hän perusti asteikon samaan teoreettiseen nollapisteeseen kuin Kelvin, joka on noin -459 ° F, ja tämä tunnetaan Rankine -asteikkona.
Absoluuttinen asteikko lämpötila määrittelee molekyylien liikkeen eikä lämpöenergian mittausta. Kun kaasun energia kasvaa tai vähenee, paine muuttuu suljetussa astiassa pidettävien kaasujen osalta. Kaasujen ominaisuuden määrittämiseen kuuluu lämpötilan ja paineen mittaaminen verrattuna tunnettuihin standardiarvoihin, absoluuttinen nolla vertailukohtana. Nämä ominaisuudet voivat olla tärkeitä analysoitaessa kaasuseoksia tai kaasujen tai muiden materiaalien ominaisuuksia kryogeenisissä tai erittäin alhaisissa lämpötiloissa.
Toinen materiaalien ominaisuus on niiden kolmoispiste. Tämä on lämpötila ja paine, jossa materiaali voi esiintyä kaikissa kolmessa vaiheessa; kiinteä, kaasu ja neste. Esimerkki kolmoispisteestä on vesi, jonka kolminkertainen lämpötila on 273 ° K, mikä on sama kuin sen normaali jäätymispiste 32 ° F tai 0 ° C. Tämä selittää kuinka pakkanen voi muodostua kylminä öinä, koska vesimolekyylit voivat tietyissä olosuhteissa siirtyä suoraan kaasutilasta kiinteään tai päinvastoin.
Prosessia, jossa kiinteästä aineesta siirtyy suoraan kaasuun, kutsutaan sublimaatioksi. Pakastimeen hitaasti katoavat jääpalat sublimoivat veden suoraan höyryksi kiinteästä jäästä. Toinen yleinen kemikaali, joka sublimoi, on kuiva jää tai jäädytetty hiilidioksidi, joka muuttuu suoraan kiinteästä aineesta kaasuksi sulattamatta. Tämä ominaisuus voi olla hyödyllinen matalan lämpötilan teollisissa prosesseissa tai jäähdytyksessä, jossa nesteet voivat aiheuttaa käsittelyongelmia.
Monilla aineilla on erittäin alhaiset kolmoispistelämpötilat, mikä tekee absoluuttisesta asteikosta tärkeän niiden mittaamisen kannalta. Kaasujen erottaminen teollisiin tarkoituksiin edellyttää erittäin alhaisia lämpötiloja, jotka mitataan usein absoluuttisesti. Kaasujen, kuten heliumin, kolmoispiste on hyvin lähellä absoluuttista nollaa, mikä tekee siitä hyödyllisen vertailukohdan muille kaasuille.