La température est une mesure de la quantité d’énergie thermique d’un système. Cette mesure signifie que tous les atomes et molécules qui se déplacent ont une certaine quantité d’énergie cinétique (et moins évidemment d’énergie potentielle). Lorsque toutes les molécules (ou atomes) d’un système s’arrêtent complètement de bouger, il n’y a pas plus froid. Cette température, où il n’y a pas d’énergie thermique du tout, est appelée zéro absolu.
Numériquement, cela s’écrit 0 K, -273,15°C, ou -459,67°F.
L’idée du zéro absolu joue dans la compréhension de la quantité d’énergie disponible des molécules de gaz dans la loi des gaz idéaux, puisque la température doit être mesurée sur une échelle absolue (comme Kelvin), pour que la loi des gaz idéaux ait un sens. De plus, l’idée du zéro absolu joue dans la physique du rayonnement du corps noir (combien d’énergie rayonne d’un objet à une température particulière) et l’efficacité maximale possible d’un moteur thermique (appelée efficacité du carnot).
Le concept du zéro absolu fait également partie de la physique du changement climatique. La température moyenne de la Terre, qui est d’environ 15°C, serait de 288 K. Si les gaz à effet de serre augmentent la température de la planète de 1%, alors elle n’augmenterait pas de 0,15 degré, mais de 2,88 degrés. Kelvin et Celsius ont tous deux le même incrément de degré, mais Kelvin est une échelle absolue (ce qui signifie que son point zéro est réellement zéro) et Celsius est une échelle relative (son point zéro est arbitraire – il a été choisi par un scientifique). C’est pourquoi la température augmenterait de 2,88 degrés au lieu de 0,15 degrés. Comprendre comment ces petits pourcentages de changement de la température de la Terre peuvent entraîner des conséquences drastiques pour la planète est une partie importante de la science du climat.
La thermodynamique a montré qu’il est impossible d’atteindre le zéro absolu, mais les physiciens s’en sont approchés de très près. Grâce au refroidissement par laser et au piégeage magnétique, des expériences ont permis de faire descendre des atomes à des températures de quelques nK (10-9 K) pour former des condensats de Bose-Einstein. Pour donner une idée du froid que cela représente, imaginez un thermomètre étiré de Victoria, en Colombie-Britannique, à St. Johns, à Terre-Neuve (7500 km) (voir la figure 1).
- 293 K (20°C) Température ambiante – centre-ville de Victoria
- 273 K (0°C) L’eau gèle – la frontière entre la Colombie-Britannique et l’Alberta
- 0 K – le port du centre-ville de St. Johns Terre-Neuve
- 1 nK – 0,026 mm du port, soit moins qu’un grain de sable à l’extrémité du thermomètre !
Pour plus de lecture
- Température
- Celsius
- Fahrenheit
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- Énergie thermique
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- 2.0 2.1 2.2 Winston Smith. » L’importance du zéro absolu en science : Une introduction » Consulté le 10 décembre 2018. Disponible sur : https://www.brighthubeducation.com/science-homework-help/111787-importance-of-absolute-zero/
- Janet Larsen. » Température globale » Consulté le 10 décembre 2018. Disponible à partir de : http://www.earth-policy.org/indicators/C51
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