La scala termodinamica dei kelvin è una delle scale di temperatura più utilizzate nella fisica e nella chimica, specialmente negli ambienti scientifici e tecnologici. Tra tutte le temperature che possiamo raggiungere sulla scala dei kelvin, una delle più estreme è 0 gradi in kelvin. Ma cosa significa esattamente 0 gradi in kelvin e cosa ci dice dei fenomeni fisici che si verificano a queste condizioni?
Definizione di 0 gradi in kelvin: un punto di riferimento importante
La scala dei kelvin è stata introdotta dal fisico britannico William Thomson (Lord Kelvin) nel 1848 e viene utilizzata per esprimere le temperature in unità di base. La temperature di riferimento è stata fissata a 273,15 kelvin, che corrisponde esattamente alla temperatura di fusione dell’acqua all’equilibrio di pressione a 1 atm. Il punto di riferimento negativo è stato stabilito per convenzione, e corrisponde a 273,15 K – 273,15 K = 0 K.
Caratteristiche fisiche della temperatura assoluta
La temperatura di 0 gradi in kelvin rappresenta il punto più basso della scala termodinamica, che è stato raggiunto nel 1995 da un team di scienziati della NASA con l’aiuto di un acceleratore lineare a elettroni. A questa temperatura, gli atomi e le molecole non hanno più moto casuale, e la temperatura è considerata "assolutamente zero". Questo perché, ai gradi assoluti, i sistemi fisici sono completamente privi di energia cinetica, il che significa che gli atomi e le molecole sono fermi e non hanno moto.
La legge dei gas perfetti e la temperatura di Planck
La temperatura di 0 gradi in kelvin è anche legata alla legge dei gas perfetti, secondo cui la pressione di un gas perfetto dipende esclusivamente dalla sua temperatura. In particolare, la legge afferma che alla temperatura di 0 K, la pressione di un gas perfetto è uguale a zero. Questa legge è stata applicata per la prima volta da Max Planck nel 1900, che ha dimostrato che la temperatura di Planck, cioè la temperatura più alta a cui una quantità di calore può essere immagazzinata da un sistema, è uguale a 1,43 × 10^66 K, una quantità infinitamente superiore a 0 K.
Implicazioni scientifiche e tecnologiche
La conoscenza della temperatura di 0 gradi in kelvin è fondamentale nella fisica e nella chimica, specialmente in campo tecnologico. Ad esempio, la temperatura di 0 K è utilizzata per la calibrazione di strumenti scientifici e tecnologici, come cieli termometri e thermocoppie. La temperatura di 0 K è anche importante nella produzione di materiali con proprietà uniche, come per esempio i superconduttori, che possono condurre la corrente elettrica senza alcuna resistenza.
Casistudi e prove sperimentali
La temperatura di 0 gradi in kelvin è stata raggiunta in numerose esperienze sperimentali e prove su un acceleratore lineare a elettroni. Una delle prime prove è stata condotta nel 1995 da un team di scienziati della NASA, che ha raggiunto una temperatura di 2,17 × 10^-7 K (circa 2,17 × 10^-7 K) su un campione di argon con l’aiuto della tecnologia dell’acceleratore a linea fotonica.
Inoltre, nel 2013, un team di scienziati dello Istituto per la fisica del plasma della Chalk River di Ontario nel Canada ha raggiunto una temperatura di 1,6 × 10^-6 K (circa 1,6 × 10^-6 K) in un campione di idrogeno liquido con l’aiuto di una pressione di 20 atm. Queste prove hanno dimostrato che la temperatura di 0 K può essere raggiunta perfino in un sistema naturale.
Impatto sociale e culturale
La temperatura di 0 gradi in kelvin è una nozione fondamentale nella cultura scientifica e tecnologica internazionale. Ad esempio, il concetto di temperatura assoluta figurare nella Costituzione della World Association of Thermodynamic Properties, e diverse organizzazione come la Commissione internazionale per la fusione (ICCF) utilizzano la scala dei kelvin nei loro lavori.
Tuttavia, la temperatura di 0 K ha anche un impatto sulla cultura popolare. Ad esempio, in molti paesi, la "temperatura assoluta" e "il freddo assoluto" sono metafore utilizzate per descrivere situazioni estreme o sfide apparentemente impossibili.
Conclusioni
In accordo con le unità di base di base, i movimenti dei gradi in kelvin, e altri principi fisici, la temperatura di 0 gradi in kelvin e fondamentale per comprendere la scala termodinamica a livello internazionale. Ci ha raccontato scientificamente dei fenomeni fisici che si verificano a questa temperatura, hanno aiutato a conoscere cosa c’è conosciuto scientificamente come temperatura assoluta e cosa significa realmente esprimere i gradi in kelvin.
