이 기사에서는 절대 영도가 무엇인지 설명합니다. 또한 절대 영도의 이력뿐만 아니라 다양한 온도계 척도에서 절대 영도의 값이 무엇인지 알아볼 수 있습니다.
절대 영도란 무엇입니까?
절대 영도는 도달할 수 있는 가장 낮은 온도 값입니다. 절대 영도는 켈빈 온도계 눈금의 시작점입니다. 마찬가지로 절대 영도는 -273.15°C 또는 -459.67°F와 같습니다.
신체의 온도는 입자의 움직임에 의해 발생합니다. 즉, 신체의 온도가 높을수록 입자의 진동도 더 커집니다. 따라서 이론적으로 절대 영도에서는 입자가 움직이지 않습니다. 그러나 양자역학의 원리에 따르면 절대 영도에는 잔류 에너지가 있어야 합니다.
이런 의미에서 열역학 제3법칙에 따르면 열역학의 절대 영도에 도달하는 것은 불가능합니다. 실제로 도달한 최소 온도는 절대 영도보다 38pK(0.000000000038K)입니다. 절대온도 0도에는 아직 도달하지 않았습니다.
절대 영점 값
다양한 온도 측정 단위의 절대 영도 값은 다음과 같습니다.
| 온도 규모 | 절대 영점 값 |
|---|---|
| 섭씨 온도 | -273.15°C |
| 켈빈 | 0K |
| 화씨 온도 | -459.67°F |
| 랭킨 학위 | 0°R |
따라서 켈빈 및 랭킨 온도 눈금은 절대 영도에서 영점 온도를 취하므로 절대값입니다. 섭씨와 화씨 눈금은 영점 온도가 또 다른 값이기 때문에 상대적이지만 이 눈금에는 음의 온도가 존재합니다.
절대 영도에 가까운 온도
절대 영도 온도의 정의를 고려하면, 이 섹션에서는 절대 영도에 매우 가깝게 기록된 온도 측정 값을 볼 수 있습니다. 온도가 아직 달성되지 않았습니다.
태양계에는 온도가 -240°C에 가까운 지역이 있는 것으로 알려져 있습니다. 예를 들어, 달 남극의 분화구에서.
또한 우주의 평균 온도는 약 -270.42°C로 절대 영도에 매우 가까운 값이지만 여전히 -273.15°C에는 도달하지 않습니다.
마침내 역대 최저기온 기록은 2021년 38pK(0.000000000038K)에 도달했다. 논리적으로 이 온도는 자연적인 온도가 아니라 과학적인 실험을 통해 인위적으로 얻은 온도입니다.
절대 영도의 역사
이 마지막 섹션에서 우리는 절대 영도 개념의 기원을 보게 될 것입니다. 왜냐하면 그것은 보이는 것보다 오래되었기 때문입니다.
이미 고대 그리스에서는 절대 영도의 존재가 고려되기 시작했습니다. 엘레아(570 BC-475 BC)의 파르메니데스(Parmenides)는 이 온도에서 발견되는 원소 물질이 있다고 믿었습니다. 나중에 카이로네이아의 플루타르크(46-120)는 이 이론적인 물질에 프리뭄 프리기둠 (Primum Frigidum) 이라는 이름을 붙였습니다.
1665년에 로버트 보일(Robert Boyle)은 출판물( 절대 영도에 대한 새로운 실험 및 관찰 )을 출판했는데, 여기서 그는 추위는 입자 운동이 없다는 결론을 내렸습니다. 그는 또한 추위가 긍정적인 양이 아니라 단순히 열의 부족이라는 사실을 확립했습니다. . 더욱이 보일은 과학자들이 물질 의 성질을 논의하기 전에 먼저 물질의 존재를 고려해야 한다고 주장했습니다.
17세기 초 Guillaume Amontons(1663-1705)는 공기 온도계를 사용한 온도 측정과 관련된 여러 가지 실험을 수행했습니다. 프랑스인은 광범위한 온도에서 온도 감소가 대기압 감소에 비례한다는 것을 관찰했습니다. 따라서 그는 대기압이 0일 때 절대 영도가 발생한다는 결론에 도달했습니다. Amontons의 결과를 외삽하면 절대 영도는 -240°C에 있을 것으로 나타났습니다.
Amontons가 확립한 기초를 바탕으로 Johan Heinrich Lambert(1728-1777)는 실험을 반복했지만 더 주의 깊게 더 나은 도구를 사용했습니다. 따라서 그는 절대 영도가 -270°C라고 판단했는데, 이는 이전보다 훨씬 더 나은 근사치입니다. 반면 절대영도는 절대냉기 라고 불러야 한다고 말했다.
마지막으로 켈빈 경(Lord Kelvin)으로도 알려진 윌리엄 톰슨(William Thomson, 1824-1907)은 절대영도의 의미에 대해 다른 각도에서 접근했습니다. 1848년에 그는 열역학의 기본 원리에만 기초하여 모든 물질의 열적 특성과 무관한 켈빈 온도계를 만들었습니다. 또한 그는 열기관의 효율에 대한 연구에서 카르노가 얻은 결과를 활용했습니다. 이 설정 온도 척도에서 그는 절대 영도를 -273.15°C에 두었습니다.