صفر مطلق

دمای صفر کلوین ( به انگلیسی: Absolute zero ) به صفر مطلق معروف است. در واقع در این دما آنتروپی و آنتالپی صفر می شود. به طور دقیق این دما برابر ۲۷۳٫۱۵ - درجهٔ سلسیوس ( سانتی گراد ) [ ۱] یا ۴۵۹٫۶۷ - درجهٔ فارنهایت است. [ ۲] لرد کلوین تصور می کرد که از دمای صفر کلوین نمی توان به دمای کمتری دست یافت. چگالی گازهای کامل را می توان از رابطه p. m÷rt به دست آورد. در سال ۲۰۰۰ دانشگاه صنعتی هلسینکی از طریق رابطه چگالی گازهای کامل اعلام کرد که به پایین ترین دمای ممکن در آزمایشگاه دست یافته اند. این دما ۱۰۰ پیکو کلوین است که هنوز ۱۰۰ پیکو کلوین از دمای صفر کلوین گرم تر است. [ ۳] بنابر نظریه های تثبیت شدهٔ ترمودینامیک و مکانیک آماری، دمای صفر کلوین پایین ترین دمای ممکن است. [ ۴] کم ترین درجه برای نقطه جوش را هلیم با - ۲۶۹ درجه سانتیگراد معادل ۴ کلوین به خود اختصاص داده است.
در این دما انرژی جنبشی ذرات سازنده به کمینه خود می رسد[ ۲] و آنتروپی نیز صفر می گردد. [ ۵]
با یک درک نظری بهتر از صفر مطلق، دانشمندان برای رسیدن به این دما در آزمایشگاه مشتاق بودند. تا ۱۸۴۵، مایکل فارادی تلاش کرد تا بیشتر گازهایی را که تا آن زمان شناخته شده بودند را به مایع تبدیل کند، و با رسیدن به - ۱۳۰ درجهٔ سانتی گراد به رکورد جدیدی از پایین ترین دما رسید. فارادی معتقد بود که گازهای مشخصی، همچون اکسیژن، نیتروژن و هیدروژن باید گازهای دائمی باشند و امکان مایع کردن آن ها وجود ندارد. دهه ها بعدتر، در سال ۱۸۷۳ دانشمند نظری هلندی یوهان دیدریک وان در والس نشان داد که این گازها را می توان به مایع تبدیل کرد، ولی فقط تحت شرایط فشار بسیار بالا و دمای بسیار پایین. در سال ۱۸۷۷، لوئیس پل کایتت در فرانسه و رائول پیکتت در سوئیس موفق به تولید اولین قطره های هوای مایع در - ۱۹۵ سانتی گراد شدند. در ادامه در سال ۱۸۳۳ استادان لهستانی زیگمونت وروبلوسکی و کارول اولژوسکی به تولید اکسیژن مایع در دمای - ۲۱۸ سانتی گراد پرداختند.
شیمی دان و فیزیک دان اسکاتلندی جیمز دیوئر و فیزیک دان هلندی هایک کامرلینگ اونس به چالش مایع سازی دیگر گازها همچون هیدروژن و هلیوم وارد شدند. در سال ۱۸۹۸، پس از ۲۰ سال تلاش، دیوئر اولین نفری بود که هیدروژن را مایع کرد، و به رکورد دمای - ۲۵۲ درجه سانتی گراد رسید. هرچند کامرلینگ اونس رقیب او اولین نفری بود که هلیوم را مایع کرد، و این کار را در سال ۱۹۰۸ با استفاده از چندین مرحلهٔ پیش سردسازی و چرخهٔ همپسون - لینده انجام داد. وی دما را تا نقطهٔ جوش هلیوم در - ۲۶۹ درجه سانتی گراد پایین آورد. با کاهش فشار هلیوم مایع او حتی به دماهای پایین تر نزدیک به ۱٫۵ کلوین رسید. این ها سردترین دماهای بدست آمده بر روی زمین تا آن زمان بودند و این دستاورد منجر به دریافت جایزهٔ نوبل توسط او در سال ۱۹۱۳ شد. کامرلینگ اونس به مطالعهٔ خصوصیات مواد در دماهای نزدیک به صفر مطلق ادامه داد و برای اولین بار مفاهیم ابررسانایی و ابرشارگی را توضیح داد.

صِفرِ مطلق (absolute zero)
بر طبق نظریۀ جنبشی، کمترین دمای ممکن از لحاظ نظری، صفر کلوین، معادل ۲۷۳.۱۵- درجۀ سانتی گراد. در این دما مولکول ها در پایین ترین حالت انرژی اند. هرچند بنا بر قانون سوم ترمودینامیک، رسیدن به درجۀ صفر مطلق ممکن نیست، در عمل، دماهای کمتر از یک میلیاردم درجه بالاتر از صفر مطلق قابل دستیابی است. در نزدیکی صفر مطلق، خواص فیزیکی برخی از مواد تغییر کلی می کند، مثلاً بعضی از فلزات مقاومت الکتریکی خود را ازدست می دهند و اَبَررسانا می شوند.