La température absolue est la température mesurée à l’aide d’une échelle commençant à zéro, ce zéro étant la température la plus froide théoriquement possible dans la nature. Il existe deux échelles de température absolues communes dérivées de l’échelle Fahrenheit et de l’échelle Celsius, ou centigrade. La première est l’échelle de Rankine et la seconde est l’échelle de Kelvin. Bien qu’elles soient toujours utilisées à des fins ordinaires, les échelles Celsius et Fahrenheit, avec leur valeur inférieure inférieure à zéro, sont moins souhaitables à des fins scientifiques informatiques. Zéro degré Rankine est identique à zéro degré Celsius.
En termes simples, la température est un indicateur de la chaleur ou du froid d’un objet par rapport à d’autres objets. Les températures variant selon la saison et la situation, une échelle complète avec des gradations intermédiaires a été développée pour permettre les comparaisons. Deux points fixes sont nécessaires pour créer une échelle utile — une norme globale et invariable. Le choix logique sur lequel baser les échelles de température standard était l’eau, car elle est abondante, accessible, change d’état à certaines températures et peut être facilement purifiée. Comme mentionné ci-dessus, cependant, la température se rapporte à la chaleur, et la chaleur se rapporte à un niveau plus basique au mouvement atomique et moléculaire.
L’énergie peut être absorbée par les atomes et les molécules de diverses manières, par exemple par excitation électronique, le transfert d’un électron d’un état orbital inférieur à un état orbital supérieur. En général, cependant, l’énergie est absorbée et augmente le mouvement de l’atome ou de la molécule entière. Cette énergie – l’énergie menant à la «kinésie» ou au mouvement – est l’énergie cinétique. Il existe une équation qui lie l’énergie cinétique à la chaleur : E = 3/2 kT, où E est l’énergie cinétique moyenne d’un système, k est la constante de Boltzmann et T est la température absolue en degrés Kelvin. Notez que dans ce calcul, si la température absolue est nulle, l’équation indique qu’il n’y a pas du tout d’énergie cinétique ou de mouvement.
Une sorte d’énergie existe toujours à une température absolue de zéro degré, même si ce n’est pas ce qu’indique l’équation de physique classique ci-dessus. Le mouvement restant est prédit par la mécanique quantique et est associé à un type d’énergie spécifique appelé énergie vibrationnelle du point zéro. Quantitativement, cette énergie peut être calculée mathématiquement à partir de l’équation d’un oscillateur harmonique quantique et avec la connaissance du principe d’incertitude de Heisenberg. Ce principe de physique dicte qu’il n’est pas possible de connaître à la fois la position et la quantité de mouvement de très petites particules, donc si l’emplacement est connu, la particule doit conserver une minuscule composante vibrationnelle.