La température est une mesure de l’énergie, avec des températures plus élevées indiquant plus de mouvement de molécules, ou énergie cinétique. Les échelles courantes comprennent les échelles Fahrenheit et Celsius, chacune ayant un nombre connu de degrés ou d’incréments entre les points de congélation et d’ébullition de l’eau. Une échelle absolue n’utilise pas le même point de référence, mais est basée sur zéro comme valeur théorique où les molécules n’ont pas d’énergie cinétique. Certains scientifiques pensent que le zéro absolu ne peut jamais être atteint, car en tant que valeur calculée, il n’y a aucun moyen de le mesurer.
Le physicien britannique William Thomson, ou Lord Kelvin, a créé une échelle absolue dans les années 1840. Sur son échelle Celsius, l’eau gèle à une température de 0°C et bout à 100°C. Kelvin a calculé que la limite de basse température absolue est d’environ -273°C, appelant cela le point zéro de son échelle. Son échelle utilisait les mêmes incréments de température que l’échelle Celsius et fut nommée échelle Kelvin en son honneur.
William Rankine a proposé une échelle absolue dans les années 1850 basée sur le système Fahrenheit plutôt que Celsius. Sur cette échelle, l’eau gèle à une température de 32°F et bout à 212°F. Il a basé son échelle sur le même point zéro théorique que Kelvin, qui est d’environ -459 ° F, et c’est ce qu’on appelle l’échelle de Rankine.
Une température à l’échelle absolue définit le mouvement des molécules, plutôt qu’une mesure de l’énergie thermique. Au fur et à mesure que l’énergie dans un gaz augmente ou diminue, la pression changera pour les gaz conservés dans un récipient scellé. La détermination de la propriété des gaz implique des mesures de températures et de pressions par rapport à des valeurs standard connues, avec le zéro absolu comme référence. Ces propriétés peuvent être importantes pour analyser des mélanges de gaz ou des propriétés de gaz ou d’autres matériaux à des températures cryogéniques ou extrêmement basses.
Une autre propriété des matériaux est leur point triple. Il s’agit d’une température et d’une pression où le matériau peut exister dans les trois phases ; solide, gazeux et liquide. Un exemple de point triple est l’eau, qui a un point triple à 273°K, qui est le même que son point de congélation normal de 32°F ou 0°C. Cela explique comment le givre peut se former lors des nuits froides, car les molécules d’eau dans certaines conditions peuvent passer directement de l’état gazeux à l’état solide, ou vice-versa.
Le processus de passage direct du solide au gaz est appelé sublimation. Les glaçons qui disparaissent lentement dans un congélateur subliment l’eau directement en vapeur de glace solide. Un autre produit chimique courant qui se sublime est la glace sèche ou le dioxyde de carbone congelé, qui passe directement d’un solide à un gaz sans fondre. Cette propriété peut être utile pour les procédés industriels à basse température ou la réfrigération, où les liquides pourraient créer des problèmes de manipulation.
De nombreuses substances ont des températures de point triple très basses, ce qui rend une échelle absolue importante pour leur mesure. La séparation des gaz à des fins industrielles nécessite des températures très basses, souvent mesurées en termes absolus. Les gaz tels que l’hélium ont un point triple très proche du zéro absolu, ce qui le rend utile comme référence pour d’autres gaz.