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Concept
Zéro absolu
Résumé
Le zéro absolu est la température la plus basse qui puisse exister. Il correspond à la limite basse de l'échelle de température thermodynamique, soit l'état dans lequel l'enthalpie et l'entropie d'un gaz parfait atteint sa valeur minimale, notée 0.
Cette température théorique est déterminée en extrapolant la loi des gaz parfaits : selon un accord international, la valeur du zéro absolu est fixée à (Celsius) ou (Fahrenheit). Par définition, les échelles Kelvin et Rankine prennent le zéro absolu comme valeur 0. À noter que l'échelle Kelvin ne peut aller dans les nombres négatifs.
En physique quantique, la matière au zéro absolu se trouve dans son état fondamental, point d'énergie interne minimale.
Les lois de la thermodynamique impliquent que le zéro absolu ne peut pas être atteint en utilisant uniquement des moyens thermodynamiques : la température de la substance refroidie se rapproche asymptotiquement de celle de l'agent de refroidissement. Un système qui se trouve au zéro absolu possède en mécanique quantique l'énergie du point zéro, soit l'énergie de son état fondamental au zéro absolu. L'énergie cinétique de l'état fondamental ne peut être éliminée.
Des scientifiques ont réussi à atteindre des températures proches du zéro absolu, où la matière présentait des effets quantiques tels que la supraconductivité ou la superfluidité.
vignette|upright=1.3|Graphique de la pression en fonction de la température pour 3 gaz différents et leur extrapolation vers le zéro absolu.
En 1702, l'état du zéro absolu a été proposé pour la première fois par Guillaume Amontons, physicien et académicien français, qui travaillait sur la relation entre température et pression dans les gaz, même s'il n'avait pas à sa disposition de thermomètre précis. Bien que ses résultats soient qualitatifs, il établit que la pression d'une quantité donnée de gaz confinée dans un volume donné augmente d'à peu près un tiers lorsqu'il passe d'une température « froide » à celle de l'ébullition de l'eau, ce qui l'amène à supposer qu'une réduction suffisante de température entraînerait une absence de pression.
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