Einführung der absoluten Temperatur
Trägt man das Volumen eines idealen Gases bei konstanter Stoffmenge in Abhängigkeit von seiner Temperatur in Grad Celsius () auf, erhält man eine Gerade, die durch die folgende Gleichung beschrieben werden kann:
- Abb.1
- -Diagramm: Volumen eines idealen Gases bei konstanter Stoffmenge und konstantem Druck in Abhängigkeit von seiner Temperatur in Grad Celsius ()
Für ist . Die Steigung der Geraden kann dem Diagramm entnommen werden:
Die Geradengleichung lässt sich dann mit diesen Werten ausdrücken:
Der Zahlenwert ist gleich dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten :
Setzt man diesen in Gleichung ein, ergibt sich:
Extrapoliert man im -Diagramm die Gerade bis zum Schnittpunkt mit der Abszisse, so erhält man den Schnittpunkt bei . Bei dieser Temperatur würde ein ideales Gas das Volumen besitzen, bei noch tieferen Temperaturen ein negatives Volumen, was physikalisch unmöglich ist. Deshalb hat man diese Temperatur als absoluten Nullpunkt bezeichnet und durch Verschieben der Celsius-Skala eine neue Temperaturskala eingeführt, die absolute Temperatur in Kelvin ():
- Abb.2
- -Diagramm: Volumen eines idealen Gases bei konstanter Stoffmenge und konstantem Druck in Abhängigkeit von seiner absoluten Temperatur in Kelvin ()
Durch Einsetzen der absoluten Temperatur ergibt sich dann die Geradengleichung: