この記事では絶対零度とは何かについて説明します。さらに、絶対零度の歴史だけでなく、さまざまな温度スケールでの絶対零度の値が何であるかを知ることができます。
絶対零度って何ですか？
絶対零度は、到達可能な最低温度値です。絶対ゼロはケルビン温度計の開始点であり、同様に、絶対ゼロは -273.15°C または -459.67°F に相当します。
物体の温度は粒子の動きによって引き起こされます。つまり、物体の温度が高くなるほど、粒子の振動も大きくなります。したがって、理論上、絶対零度では粒子は動きません。しかし、量子力学の原理によれば、絶対零度には残留エネルギーが存在するはずです。
この意味で、熱力学第三法則によれば、熱力学において絶対零度に到達することは不可能である。実際、到達する最低温度は絶対零度より 38 pK (0.000000000038 K) 上です。絶対零度の温度にはまだ到達していません。
絶対零度
さまざまな温度スケールでの絶対零度温度の値は次のとおりです。
| 温度スケール | 絶対零度 |
|---|---|
| 摂氏 | -273.15℃ |
| ケルビン | 0K |
| 華氏度 | -459.67°F |
| ランキンの卒業証書 | 0°R |
したがって、ケルビン温度スケールとランキン温度スケールは、絶対零度でゼロ温度を取得するため絶対的です。摂氏と華氏のスケールは相対的なものですが、ゼロ温度は別の値であるため、これらのスケールには負の温度が存在します。
絶対零度に近い温度
絶対零度温度の定義を考慮して、このセクションでは絶対零度に非常に近い温度で記録された温度測定値を見ていきます。温度の不在はまだ達成されていないことに注意してください。
太陽系には-240℃に近い温度の領域があることが知られています。たとえば、月の南極のクレーターです。
さらに、宇宙の平均温度は約 -270.42 ℃であり、絶対零度に非常に近い値ですが、まだ -273.15 ℃には達していません。
最後に、2021 年には 38 pK (0.000000000038 K) という史上最低気温の記録が達成されました。論理的には、この温度は自然のものではなく、科学実験によって人工的に得られたものです。
絶対零度の歴史
この最後のセクションでは、絶対零度の概念の起源を見ていきます。それは、見かけよりも古いからです。
すでに古代ギリシャでは、絶対零度の温度の存在が考慮され始めていました。エレアのパルメニデス (紀元前 570 年 – 紀元前 475 年) は、この温度で元素物質が発見されると信じていました。その後、カイロネイアのプルタルコス (46-120) がこの理論的実体にプリムム フリギドゥムという名前を付けました。
1665 年、ロバート ボイルは出版物 ( 「絶対零度に関する新しい実験と観察」) を出版し、その中で低温とは粒子運動が存在しないことであると結論付けました。彼はまた、寒さはプラスの量ではなく、単に熱が不足していることを証明しました。 。さらにボイルは、科学者はプリムム・フリジダムという物質の性質を議論する前に、まずその存在について検討すべきだと主張した。
17 世紀初頭、ギョーム アモントン (1663 ～ 1705 年) は、気温計を使用した温度測定に関するいくつかの実験を実施しました。このフランス人は、広範囲の温度にわたって、温度の低下が大気圧の低下に比例することを観察しました。したがって、彼は大気圧がゼロのときに絶対零度が発生するという結論に達しました。アモントンズの結果を外挿すると、絶対零度は -240℃ になることがわかりました。
ヨハン・ハインリヒ・ランバート（1728-1777）は、アモントンズによって確立された基礎を基にして、より慎重に、より良い機器を使用して実験を繰り返しました。したがって、彼は絶対零度が -270°C であると判断し、これは以前よりもはるかに優れた近似値であると判断しました。一方で、絶対零度は絶対低温と呼ぶべきだと彼は言いました。
最後に、ケルビン卿としても知られるウィリアム トムソン (1824 ～ 1907 年) は、別の角度から絶対零度の意味にアプローチしました。 1848 年に、彼は熱力学の基本原理のみに基づいて、したがっていかなる物質の熱特性からも独立したケルビン温度計を作成しました。さらに、彼はカルノーによって得られた結果を熱機関の効率に関する研究に利用しました。この確立された温度スケールでは、彼は絶対零度を -273.15 ℃に設定しました。