Zero absolut

Figura 1: Un termometru care se întinde din centrul orașului Victoria până la St. Victoria ar fi la temperatura camerei, apa ar îngheța în jurul graniței AB-BC, iar zero absolut ar fi la portul din centrul orașului St. Johns. Condensatele Bose Einstein se află la câțiva nanokelvins (câteva boabe de nisip) distanță de capăt).

Temperatura este o măsură a cantității de energie termică pe care o are un sistem. Această măsură înseamnă că toți atomii și moleculele care se deplasează au o anumită cantitate de energie cinetică (și mai puțin evident energie potențială). Atunci când toate moleculele (sau atomii) dintr-un sistem se opresc complet din mișcare, acesta este cât se poate de rece. Această temperatură, la care nu există deloc energie termică, se numește zero absolut.

Numeric, acest lucru se scrie ca 0 K, -273,15°C sau -459,67°F.

Ideea de zero absolut joacă un rol în înțelegerea cantității de energie disponibilă de la moleculele de gaz în legea gazului ideal, deoarece temperatura trebuie să fie măsurată pe o scară absolută (cum ar fi Kelvin), pentru ca legea gazului ideal să aibă sens. În plus, ideea de zero absolut intervine în fizica radiației corpului negru (câtă energie radiază de la un obiect la o anumită temperatură) și în eficiența maximă posibilă a unui motor termic (numită eficiența carnotă).

Conceptul de zero absolut face parte, de asemenea, din fizica schimbărilor climatice. Temperatura medie a Pământului, care este de aproximativ 15°C, ar fi de 288 K. Dacă gazele cu efect de seră cresc temperatura planetei cu 1%, atunci aceasta nu ar crește cu 0,15 grade, ci cu 2,88 grade. Atât Kelvin, cât și Celsius au aceeași creștere în grade, dar Kelvin este o scală absolută (ceea ce înseamnă că punctul zero este într-adevăr zero), iar Celsius este o scală relativă (punctul zero este arbitrar – a fost ales de un om de știință). Acesta este motivul pentru care temperatura ar crește cu 2,88 grade în loc de 0,15 grade. Înțelegerea modului în care aceste mici modificări procentuale ale temperaturii Pământului pot duce la consecințe drastice pentru planetă este o parte importantă a științei climei.

Termodinamica a arătat că este imposibil să se ajungă la zero absolut, dar fizicienii s-au apropiat foarte mult. Folosind răcirea cu laser și captarea magnetică, experimentele au reușit să aducă atomii la temperaturi de câțiva nK (10-9 K) pentru a forma Condensate Bose Einstein. Pentru a vă face o idee despre cât de rece este acest lucru, imaginați-vă un termometru întins de la Victoria, BC, până la St. Johns, Newfoundland (7500 km) (a se vedea figura 1).

• 293 K (20°C) Temperatura camerei – centrul orașului Victoria
• 273 K (0°C) Apa îngheață – granița dintre BC și Alberta
• 0 K – portul din centrul orașului St. Johns Newfoundland
• 1 nK – 0,026 mm de port, la mai puțin de un grăunte de nisip distanță de capătul termometrului!

Pentru lecturi suplimentare

• Temperatura
• Celsius
• Fahrenheit
• Climat
• Energie termică
• Ora explorați o pagină aleatorie