Mutlak sıfır nedir? Mutlak sıfır aslında kaç derededir? Mutlak sıfır noktasına ulaşmak mümkün müdür? Mutlak sıfır hakkında bilgi.
Mutlak Sıfır
Her cisimde – hatta buzda bile – bir miktar ısı vardır. Bu, herhangi bir cismin moleküllerinin (bu cismin olabilecek en küçük parçalarının) süreksiz olarak hareket halinde olduğu anlamına gelir. Cisim ısıtıldığı zaman, moleküllerinin daha hızlı hareket etmesi için enerji verilmiş olur. Cisim ne kadar sıcak olursa molekülleri o kadar hızlı hareket eder. Cisim ne kadar soğuk olursa molekülleri o kadar yavaş hareket eder. Cismi soğutmaya devam ederseniz öyle bir an gelir ki cisimde hiç ısı kalmaz ve bütün moleküllerin hareketi durur. Bu nokta «mutlak sıfır» diye bilinir. Çünkü, çok açıktır ki, sıcaklık ısının bir ölçüsü olduğuna göre, erişilebilen en düşük sıcaklık budur. Santigrad ölçeği üzerinde mutlak sıfır, suyun donma derecesinin altında 273,16 derecedir (yani -273,16°C, çoğunlukla yuvarlak olarak -273°C alınır) .
Mutlak Sıfıra Asla Ulaşılamaz
Mutlak sıfır hiç bir zaman erişilemeyen bir sıcaklık olduğuna göre, bilim adamlarının bunun -273°C olduğunu kesin olarak söylemeleri garip görünebilir. Ama bunun cevabı bu sıcaklığın gazların ısıya karşı davranışlarıyla hesaplanabilmesidir. Bir gaz ısıtıldığı zaman sabit bir oranda genleşir. Eğer genleşmesine izin verilmezse, basıncı sabit bir oranda artar ya da en azından, teoriye göre böyle olmalıdır. Pratikte hiç bir gaza bu, bakımdan mükemmel değildir, ama hidrojen ve helyum hemen hemen bu kanunu uyar, bu arada ufak düzensizlikler de hesaba katılabilir. Böylece, bir gazın çeşitli sıcaklıklardaki basınçları bir grafik üzerinde işaretlenirse, bu noktaları birleştirerek basıncın sıcaklık değişimleri ile artış ve azalışını gösteren bir doğru çizilebilir. Sıcaklık düştükçe basınç azaldığından çizgi alçak sıcaklıklara doğru alçalır, buradan, basıncın olmadığı noktanın -273°C’lik sıcaklığa karşılık olduğu anlaşılır. Sıfırdan daha küçük basınç olamayacağına göre, -273°C den daha alçak sıcaklık da olamayacağı ortaya çıkar. Bununla beraber, daha bu noktaya erişmeden önce, helyum ve hidrojen bile sıvı durumdan katı duruma geçer.
Mutlak sıfıra hiç bir zaman erişilememekle beraber, bilim adamları bu sıcaklığa derecenin binde birkaçı kadar yaklaşmıştır. Bu çok alçak sıcaklıklar, bazı cisimlerin bir magnetik alan içerisine kondukları zaman daha sıcak olması ve alandan çıkarıldıkları zaman yeniden soğumasından faydalanarak elde edilmiştir. Bu deneylerde, şap kristalleri çok kuvvetli bir mıknatısın olanı içerisine konur, gaz ve sıvı durumdaki helyumla, mutlak sıfırın üzerinde bir derecelik bir sıcaklığa kadar soğutulur. Sonra magnetik alan birdenbire kaldırılır, şapın mıknatıslığı kaybolur, sıcaklığı daha düşer.
Mutlak sıfır fikrine dayanan, mutlak ölçek ya da Kelvin ölçeği diye anılan bir sıcaklık ölçeği vardı (böyle bir ölçeği, ilk olarak tanımlayan Lord Kelvin olmuştur). Mutlak ölçekte kullanılan dereceler santigrad ölçeğinde kullanılanların aynıdır. Ama bu ölçek mutlak sıfırdan (O°K) başladığı için, suyun donma noktası (O °C) 273°K ve suyun kaynama noktası (100 °C) 373°K olur. O halde, herhangi bir sıcaklığı santigrad derecesinden mutlak dereceye çevirmek için sadece 273 derece ekleriz.