La temperatura è una misura di quanta energia termica ha un sistema. Questa misura significa che tutti gli atomi e le molecole che si muovono hanno una certa quantità di energia cinetica (e meno ovviamente di energia potenziale). Quando tutte le molecole (o gli atomi) di un sistema smettono di muoversi completamente, è il massimo del freddo che possono avere. Questa temperatura, dove non c’è alcuna energia termica, è chiamata zero assoluto.
Numericamente, questo è scritto come 0 K, -273.15°C, o -459.67°F.
L’idea dello zero assoluto gioca nella comprensione di quanta energia è disponibile dalle molecole di gas nella legge dei gas ideali, poiché la temperatura deve essere misurata su una scala assoluta (come Kelvin), affinché la legge dei gas ideali abbia senso. Inoltre, l’idea dello zero assoluto gioca nella fisica della radiazione del corpo nero (quanta energia si irradia da un oggetto ad una particolare temperatura) e la massima efficienza possibile di un motore termico (chiamata efficienza di carnot).
Il concetto di zero assoluto è anche parte della fisica del cambiamento climatico. La temperatura media della Terra, che è di circa 15°C, sarebbe di 288 K. Se i gas serra aumentano la temperatura del pianeta dell’1% allora non salirebbe di 0,15 gradi, ma di 2,88 gradi. Kelvin e Celsius hanno entrambi lo stesso incremento di grado, ma Kelvin è una scala assoluta (il che significa che il suo punto zero è davvero zero) e Celsius è una scala relativa (il suo punto zero è arbitrario – è stato scelto da uno scienziato). Ecco perché la temperatura aumenterebbe di 2,88 gradi invece di 0,15 gradi. Capire come questi piccoli cambiamenti percentuali nella temperatura della Terra possono portare a conseguenze drastiche per il pianeta è una parte importante della scienza del clima.
La termodinamica ha dimostrato che è impossibile arrivare allo zero assoluto, ma i fisici ci sono andati molto vicini. Usando il raffreddamento laser e l’intrappolamento magnetico, gli esperimenti sono stati in grado di far scendere gli atomi a temperature di pochi nK (10-9 K) per formare condensati di Bose Einstein. Per dare un’idea di quanto sia freddo, immaginate un termometro allungato da Victoria, BC a St. Johns, Newfoundland (7500 km) (vedi Figura 1).
- 293 K (20°C) Temperatura ambiente – centro di Victoria
- 273 K (0°C) L’acqua congela – confine BC-Alberta
- 0 K – il porto nel centro di St. Johns Terranova
- 1 nK – 0,026 mm dal porto, meno di un granello di sabbia dall’estremità del termometro!
Per ulteriori letture
- Temperatura
- Celsius
- Fahrenheit
- Clima
- Energia termica
- Oppure esplorare una pagina casuale
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- 2.0 2.1 2.2 Winston Smith. “L’importanza dello zero assoluto nella scienza: Un’introduzione” Accessed Dec.10, 2018. Disponibile da: https://www.brighthubeducation.com/science-homework-help/111787-importance-of-absolute-zero/
- Janet Larsen. “Temperatura globale” Accessed Dec.10, 2018. Disponibile da: http://www.earth-policy.org/indicators/C51