Temperskala in der physikalischen Chemie

In der Physikalischen Chemie spielen Zustandsgrößen wie Druck, Volumen und insbesondere Temperatur eine wichtige Rolle. Die Temperatur dient dazu, ein System zu beschreiben. Die gängigste Temperaturskala ist die Celsius-Temperaturskala (°C), bei der 0 Grad Celsius der Gefrierpunkt von Wasser ist. Es gibt jedoch auch andere Temperaturskalen, von denen die Kelvin-Temperaturskala (K) in der physikalischen Chemie von besonderer Bedeutung ist.

Die Kelvin-Temperaturskala

Die Frage, was Temperatur eigentlich ist, beschäftigt auch andere Fachbereiche und ist nicht so einfach zu beantworten. Wenn wir die Temperatur mit einem Thermometer messen, basiert diese Messung auf einer relativen Skala. Die Ausdehnung der Flüssigkeit im Thermometer ist proportional zur Temperaturerhöhung.

Alternativ kann auch ein Gasthermometer zur Temperaturmessung verwendet werden. Dieses basiert auf der Messung des Gasdrucks und dem idealen Gasgesetz (p·V = n·R·T). Bei einem Druck von 0 bar entspricht dies einer Temperatur von -273 °C. Da es keinen negativen Druck gibt, muss dies der (absolute) Nullpunkt sein. Daher wurde eine neue Temperaturskala eingeführt – die Kelvin-Skala. In der physikalischen Chemie arbeiten wir ausschließlich mit der Kelvin-Temperaturskala. Zustandsgrößen wie Entropie und Enthalpie werden nur in Kelvin berechnet. Die Skala beginnt bei 0 K und entspricht dem absoluten physikalischen Nullpunkt, der bei -273,15 Grad Celsius liegt.

Umrechnung von °C in K

Um eine Temperatur von Grad Celsius in Kelvin umzurechnen, addieren wir 273,15 zur Temperatur in °C. Beispielsweise entsprechen 20°C in Kelvin: 20 + 273,15 = 293,15 K.

Testfragen zur Temperaturskala in der physikalischen Chemie

1. Was ist eine Temperaturskala?
   Eine Temperaturskala ist eine Maßeinheit, die verwendet wird, um die Wärmemenge zu bestimmen, die ein Körper besitzt.

2. Nennen Sie zwei verschiedene Arten von Temperaturskalen, die in der Physikalischen Chemie verwendet werden.
   Die Celsius- und die Kelvin-Skala sind zwei Arten von Temperaturskalen, die in der Physikalischen Chemie verwendet werden.

3. Was ist der Nullpunkt auf der Kelvin-Skala?
   Der Nullpunkt auf der Kelvin-Skala ist der absolute Nullpunkt, bei dem keine thermische Energie mehr vorhanden ist.

4. Wie wird die Temperatur in der Celsius-Skala definiert?
   Die Temperatur in der Celsius-Skala wird als 0°C am Schmelzpunkt von Wasser und 100°C am Siedepunkt von Wasser definiert.

5. Was ist der Unterschied zwischen der Celsius- und der Kelvin-Skala?
   Der Hauptunterschied zwischen der Celsius- und der Kelvin-Skala ist der Nullpunkt. Bei der Celsius-Skala ist 0°C der Schmelzpunkt von Wasser, während bei der Kelvin-Skala 0 Kelvin der absolute Nullpunkt ist.

6. Welche Temperaturskala wird in den Wissenschaften am häufigsten verwendet und warum?
   Die Kelvin-Skala wird in den Wissenschaften am häufigsten verwendet, weil sie einen absoluten Nullpunkt hat, was bei vielen wissenschaftlichen Berechnungen hilfreich ist.

7. Wie wird die Temperatur in der Kelvin-Skala gemessen?
   Die Temperatur in der Kelvin-Skala wird ab dem absoluten Nullpunkt gemessen.

8. Erklären Sie, wie man eine Temperatur von Celsius in Kelvin umrechnet.
   Um eine Temperatur von Celsius in Kelvin umzurechnen, addieren Sie 273,15 zur Celsius-Temperatur.

9. Was bedeutet es, wenn die Temperatur unter Null Kelvin fällt?
   Temperaturen unter Null Kelvin sind nicht möglich, da Null Kelvin per Definition der absolute Nullpunkt ist, an dem keine thermische Energie in einem System vorhanden ist.

10. Was versteht man unter thermischer Energie?
    Thermische Energie ist die Energie, die ein Körper aufgrund der Bewegung seiner Teilchen besitzt. Sie ist proportional zur Temperatur des Körpers.