תיאורטית, אפס מוחלט הוא הטמפרטורה הקרה ביותר האפשרית בכל מקום ביקום. זהו הבסיס לסולם קלווין, אחד משלושת מאזני הטמפרטורה המשמשים בפיזיקה וחיי היומיום. אפס מוחלט תואם ל 0 מעלות קלווין, כתוב כ 0 K, שווה ערך ל -273.15 ° צלזיוס (או צלזיוס) ו -459.67 ° פרנהייט. סולם קלווין אינו כולל מספרים שליליים וגם לא סמלי מעלות.
הטמפרטורה עצמה היא מדד לתנועה של חלקיקים, ובאפס מוחלט, כל החלקיקים בטבע בעלי תנועה מינימלית הקשורה לרטט, עם תנועה זעירה בתנועה הקוונטית-מכנית רָמָה. מדענים התקרבו באופן מפתה להגיע לאפס מוחלט בתנאי מעבדה אך מעולם לא השיגו זאת.
שלושת מאזני הטמפרטורה והאפס המוחלט
נקודת ההיתוך (או הקפאה) של המים ונקודת הרתיחה של המים מוגדרים כ- 0 ו 100 בסולם צלזיוס, המכונה גם סולם צלזיוס. סולם פרנהייט לא נקבע מתוך מחשבה על נוחות טבעית כזו, ונקודות ההיתוך והרתיחה של המים תואמות 32 ° F ו- 212 ° F בהתאמה.
מאזני צלזיוס וקלווין יש אותה יחידת מידה; כלומר, כל עלייה של מעלה אחת בטמפרטורת קלווין מתאימה לעלייה של מעלה אחת בטמפרטורת צלזיוס, אם כי הם מתקזזים ב- 273.15 מעלות.
כדי להמיר בין פרנהייט לצלסיוס, השתמש ב:
F = 1.8C + 32
ההשלכות הפיזיות של אפס מוחלט
היתכנות להגיע לאפס מוחלט בניסויים מדעיים מוגבלת על ידי העובדה שככל שמדען מתקרב לאפס מוחלט, ככל שקשה יותר להסיר כל חום שנותר מהמערכת - ההתערבות במעט ההתנגשויות האטומיות שנותרו היא כמעט בלתי אפשרי. בשנת 1994, המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה בבולדר, קולורדו, השיג טמפרטורה נמוכה בשיא של 700 nK, או 700 מיליארד תארים של תואר, ובשנת 2003 חוקרים במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס הורידו זאת ל -450 pK או 0.45 nK.
במגבלות טמפרטורה רגילות ויומיומיות, תגובות פיזיקליות וכימיות רבות מאטות באופן ניכר. תחשוב על התנעת מכוניתך בבוקר חורפי קר לעומת אותה משימה ביום סתיו קריר, או על כמה מהר התגובות בגופך הופכות כשאתה מתחמם על ידי פעילות גופנית.
ניסויים בולטים
מצפה הכוכבים של סוכנות החלל האירופית, פלנק, שהושק לחלל בשנת 2009, כלל מכשירים שהוקפאו ל 0.1 קלווין, התאמה הדרושה למניעת קרינת מיקרוגל מעיבה על מצלמת הלוויין המשולבת חָזוֹן. זה הושג לאחר השיגור בארבעה שלבים, חלקם כלל מחזור הכנות של מימן והליום.
בשנת 2013, גישה ייחודית להורדת טמפרטורה אפשרה לחוקרים מאוניברסיטת לודוויג-מקסימיליאן במינכן בשנת גרמניה להכריח מספר קטן של אטומים לסידור שנראה כי לא רק הגיע לאפס מוחלט אלא ירד מתחת זה. הם השתמשו במגנטים ולייזרים כדי להעביר אשכול של 100,000 אטומי אשלגן למצב עם טמפרטורה שלילית בקנה המידה המוחלט.