ZERO ASSOLUTO

ZERO ASSOLUTO

. È il limite inferiore delle temperature, e viene scelto come zero nella scala termodinamica o assoluta delle temperature; di qui il nome. Com'è noto, la temperatura assoluta viene generalmente misurata in °K, ed è allora uguale, in un certo senso, alla temperatura centigrada aumentata di 273°,2. Lo zero assoluto viene quindi indicat0 come:

Dalla seconda notazione non appare però il carattere eccezionale della temperatura in questione.

Non ha alcun significato domandarsi perché non si possa scendere al disotto di tale temperatura; in realtà lo zero assoluto è esso stesso una temperatura non raggiungibile, ma a cui ci si può avvicinare quanto si vuole, in linea di principio; è dunque, in un certo senso, una temperatura − ∞. Come è stato osservato più volte sarebbe opportuno sotto questo punto di vista chiamare temperatura il logaritmo della temperatura assoluta: in questo modo lo zero assoluto verrebbe appunto indicato come − ∞.

Questa scala avrebbe anche il vantaggio di dare una più giusta impressione delle difficoltà sperimentali connesse col raggiungimento delle bassissime temperature; per es. su questa scala l'intervallo da 0,1°K a 1°K apparirebbe uguale a quello da 10°K a 100°K, e non cento volte più piccolo. Invero riuscire ad abbassare la temperatura da 1 grado a 0,1 gradi assoluti rappresenta un'impresa considerevole.

Lo studio delle proprietà dei corpi in vicinanza dello zero assoluto presenta un grande interesse. Secondo l'interpretazione molecolare-cinetica della temperatura, l'agitazione termica disordinata delle molecole decresce a mano a mano che ci si avvicina allo zero assoluto. A questa temperatura ogni molecola si troverebbe nel suo stato di minima energia. Si comprende come, in condizioni così diverse da quelle ordinarie, appaiano varî fenomeni interessanti. Citiamo il terzo principio della termodinamica (v. termodinamica, XXXIII, p. 582 segg.), l'abbassamento del calore specifico dei solidi, la sopraconduttività, l'elevato paramagnetismo di certi sali, ecc.

La tecnica per il raggiungimento delle più basse temperature si fonda sulla liquefazione dell'idrogeno e dell'elio (v. gas, XVI, p. 409), liquefazione che costituisce essa stessa uno dei più importanti fenomeni osservati in vicinanza dello zero assoluto. Alle temperature dell'elio liquido si usa come termometro la tensione di vapore dello stesso elio liquido.

Producendo una rapida evaporazione dell'elio liquido si ottiene un raffreddamento, con cui si possono raggiungere temperature fino a 0,7°K. A questo punto la tensione di vapore dell'elio diviene così bassa che è impossibile progredire ulteriormente con questa tecnica.

Negli ultimi anni si è andato sviluppando un nuovo metodo, fondato sull'effetto magnetocalorico e preconizzato da P. Debye. Per questo si usano certi sali paramagnetici (per es. allume cromico di ferro) che seguono la legge di Curie (suscettività magnetica inversamente proporzionale alla temperatura assoluta) fino a temperature bassissime. Questi sali vengono raffreddati mediante l'elio liquido, in un intenso campo magnetico, prodotto da un'elettrocalamita. La corrente elettrica che produce il campo viene quindi interrotta, dimodoché la sostanza paramagnetica si smagnetizza; ciò avviene così rapidamente, che la trasformazione è praticamente adiabatica. Questo processo è, dal punto di vista termodinamico, molto analogo all'espansione adiabatica di un gas, e produce, come questa, un forte raffreddamento della sostanza.

In questo modo è stato finora possibile raggiungere temperature di alcuni centesimi e perfino alcuni millesimi di °K.

A temperature così basse la pressione di vapore dell'elio è nulla. Per misurare la temperatura bisogna ricorrere alle proprietà magnetiche della sostanza usata per il raffreddamento. Un nuovo campo di interessanti ricerche sembra così aprirsi alla fisica.