صفر مطلق چیست؟

در دماسنج های معمولی پایین ترین دما به عنوان صفر درجه سانتیگراد علامت گذاری می شود. امروزه دانشمندان می توانند دماهایی بسیار پایین تر از صفر درجه سانتیگراد را ایجاد کنند. کلوین ویلیام تامسون فیزیکدان انگلیسی، اولین فردی بود که مقیاسی برای اندازه گیری دما بر اساس صفر مطلق ارائه داد. به همین جهت به درجه بندی که برای اندازه گیری دماهای پایین مورد استفاده قرار می گیرد، درجه بندی کلوین یا درجه بندی مطلق می گویند.

یک درجه کلوین برابر با یک درجه سلسیوس است. درجه کلوین با علامت اختصاری K نشان داده می شود. بر اساس این مقیاس دمای انجماد آب 273 کلوین است. پایین ترین دمای ممکن 273.15- درجه سانتیگراد است که به آن صفر مطلق می گویند. در این دما انرژی درونی ماده به کمترین میزان خود می رسد و حرکت مولکول ها متوقف می شود. از نظر تئوری حجم یک گاز همراه با کاهش دما، پایین می آید. بنابراین، اگر گازی به دمای صفر مطلق برسد، تمام انرژی جنبشی خود را از دست می دهد و حجم گازی آن ناپدید می شود. در چنین حالتی مولکول های گاز کاملاً بی حرکت می شوند و گاز هیچ حرارتی نخواهد داشت. در عمل، تمام گازها قبل از اینکه دمایشان به صفر مطلق برسد، ابتدا به مایع و سپس به جامد تبدیل می شوند.

دانشمندان هرگز نتوانسته اند در آزمایشگاه به دمای صفر مطلق دست یابند. پایین ترین دمای ثبت شده از مغناطیسی کردن هسته مس در دمای پایین بدست آمده است. این دما، یک میلیونیم درجه بالاتر از صفر مطلق است.

مواد وقتی تا دمای نزدیک به صفر مطلق سرد می شوند، واکنش های عجیبی نشان می دهند. در این دما، گاز اکسیژن یخ می زند و به صورت جامدی به رنگ آبی روشن در می آید. یک توپ لاستیکی چنان شکننده می شود که با خوردن به زمین خرد می شود. جیوه که در حالت عادی مایع است، همانند نقره، سخت و درخشنده می شود. هیدروژن به مایع تبدیل می شود و شروع به چسبیدن به کناره های ظرفش می کند.

منابع

مقاله علمی و آموزشی «صفر مطلق چیست؟»، نتیجه ی تحقیق و پژوهش، گردآوری، ترجمه و نگارش هیئت تحریریه پورتال یو سی (شما می توانید) می باشد. در این راستا کتاب چرا، چطور، چگونه؟، نوشته ی دکتر سونیتا گوپتا و دکتر نینا آگراوال و ترجمه پریسا همایون روز و پریچهر همایون روز از موسسه نشر و تحقیقات ذکر، منتشر شده در تیر ۱۳۹۳ با شابک ۹۷۸-۹۶۴-۳۰۷-۲۲۱-۶ به عنوان منبع اصلی مورد استفاده قرار گرفته است.