Absolut temperatur

Den engelske fysikern William Kelvin (1824–1907) skapade en temperatur skala som var oberoende av egenskaperna för vatten eller andra specifika ämnen. Den byggde på en gasmodell där han föreställde sig gaspartiklarna som så små och så långt ifrån varandra att man kunde bortse ifrån att partiklarna påverkade varandra. Den tänkta gasen kallas för en ideal gas. Den lägsta tänkbara temperaturen i den modellen blev den där all rörelse upphörde. Det blev \(0 \text{ K}\); eller den så kallade absoluta nollpunkten. Med samma avstånd mellan graderna som celsiusskalan hamnar \(0 \text{ °C}\) på \(273{,}15 \text{ K}\) . Den absoluta nollpunkten hamnar då på \(- 273{,}15 \text{ °C}\) och kokpunkten för vatten, \(100 \text{ °C}\) motsvarar \(373{,}15 \text{ K}\).

7.15 Jämförelse mellan absolut temperatur \(T\) och celsiustemperatur \(t\).

En temperaturdifferens blir lika stor vare sig vi mäter den i celsiusgrader eller i kelvin. Normalt är det tillräckligt noggrant att sätta \(0 \text{ K}\) vid \(- 273 \text{ °C}\) . Då blir fryspunkten för vatten \(273 \text{ K}\) och kokpunkten \(373 \text{ K}\). Se figur 7.15.

Så vitt vi vet kan temperaturen sänkas hur nära den absoluta nollpunkten som helst, men aldrig ända ned. Likafullt har jakten på den absoluta nollpunkten pågått i hundra år, och man kommer allt närmare. I september 2003 lyckades man på MIT-universitetet i USA komma ned till temperaturen \(5 \cdot 10^{-10} \text{ K}\). Vid en så låg temperatur rör sig gasatomerna knappast alls. De har bara en medelhastighet på ungefär \(1 \text{ mm/s}\). På grund av den låga temperaturen kan man inte ha gasatomerna i vanliga behållare utan de hålls på plats med hjälp av magnetfält.

Jakten mot nollpunkten är inte en meningslös rekordjakt. Underligt nog visar det sig nämligen att varje pyttelitet steg närmare nollpunkten avslöjar nya och ytterst märkliga egenskaper hos den natur vi alla är en del av. Upptäckter som har lett till en stadig ström av Nobelpris till lågtemperaturfysiker.