Escala de Temperatura para un gas ideal

La menor variación en las lecturas de temperatura se ha encontrado en los termómetros de gas a volumen constante. A la vez, cuando reducimos la cantidad de gas, y por consiguiente su presión, la variación en las lecturas de temperatura se hace más pequeña independientemente del tipo de gas. El termómetro de gas a baja presión (gas ideal) y a volumen constante, consiste de una cápsula de gas conectada a un manómetro de $Hg$ en forma de $U$, ``conectado" por el otro extremo a la atmósfera. El manómetro a su vez está conectado a un reservorio que permite ajustar el cero de la escala (para mantener el gas a volumen constante) y a la vez medir la altura del reservorio respecto al cero de la escala. Así la presión del gas está dada por la diferencia entre la presión atmosférica y el producto de la densidad del mercurio con la aceleración debido a la gravedad y la altura. Para cierta cantidad de gas, digamos oxígeno, sumergimos la cápsula en un ``baño" de agua en el punto triple y medimos la presión, es decir, la altura del reservorio. Luego sumergimos la cápsula en el ambiente o baño cuya temperatura queremos medir y medimos la nueva presión a volumen constante. Extraemos algo de oxígeno y repetimos el procedimiento tantas veces como podamos. Estas mediciones de temperatura y presión las podemos graficar y extrapolar al valor de cero presión. Ahora cambiamos el gas (Nitrógeno, Aire, Helio, Hidrógeno, etc.). Se ha observado que la extrapolación de las rectas para distintos gases convergen a la misma temperatura. Esto nos permite definir la temperatura de una forma más general (aunque depende de los gases ideales):

$$T(p) = T_3 \lim_{p_3\rightarrow 0} \frac{p}{p_3} \mbox{(a volumen constante).}$$ (3)

Es posible definir una escala de temperatura independiente de las propiedades de la $ST$. Esta es la escala de temperatura termodinámica absoluta y no la discutiremos en este curso.

Es imposible enfriar un sistema por debajo del cero absoluto. Más aún, no se ha podido alcanzar el cero absoluto. Además, el movimiento molecular no cesa en el cero absoluto (esto lo pudiéramos estudiar en un curso de fisica 41, si quieres aprender física informalmente). La mecánica cuántica (física de lo muy, muy pequeño) nos enseña que existe un límite inferior no nulo para la energía cinética molecular, aun en el cero absoluto.