Sciences

Zéro absolu

DéfinitionClassé sous :chimie

De même que la vitesse de la lumière représente une vitesse limite inatteignable pour un système physique, de même il existe une borne inférieure inatteignable pour la température thermodynamique d'un système physique introduite par Kelvin : le zéro absolu. Sur l'échelle des degrés Celsius il vaut exactement -273,15 °C par convention. Dans le cadre de la physique classique, cela correspondrait à l'absence de mouvements à l'échelle microscopique pour un système physique, un gaz par exemple. En réalité, du fait de la mécanique quantique et plus précisément des inégalités de Heisenberg, il existe un état de mouvement résiduel correspondant à l'état d'énergie minimum pour un système physique. Dans ce niveau d'énergie, la température et même l'entropie de ce système sont alors nulles.

Pour l'entropie, ce n'est en fait rigoureusement exact que pour un cristal parfait, et ce sont les variations d'entropie d'un système qui tendent vers zéro avec la température thermodynamique d'après le théorème de Nernst. Actuellement, la température la plus basse atteinte est de l'ordre du milliardième de °K en 2003. Il est à noter que certains systèmes, comme ceux constitués de noyaux doués de spins sans interactions plongés dans un champ magnétique, exhibent une température négative. De part le sens du transfert de chaleur qu'effectuent ces systèmes en contact thermique avec un autre à température positive, il en résulte que les températures négatives sont en fait plus élevées que les positives !