'절대온도 0도'는?

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가장 낮은 온도 '절대온도 0도'의 상태

 

 

열(熱)이란 분자의 운동에 의해 발생하는 것이다. 온도가 낮을수록 그 물체의 분자들은 운동을 적게 한다. 만일 물체를 구성하는 분자의 운동이 완전히 정지된다면, 그 때의 온도는 어느 정도일까? 영국의 물리학자 윌리엄 톰슨(William Thomson 1824-1907, 일명 켈빈 경, '줄-톰슨 효과' 참조)는 글사스고 대학에서 53년간 교수로 지내며 많은 연구 업적을 남겼다. 그는 1848년에

 

“분자의 운동이 완전히 정지하면 섭씨 영하 273.15도(화씨로는 -459.67도)가 되며, 그 이하의 온도는 존재하지 않는다.”

 

고 발표했다. 그는 이 최하의 온도를 ‘절대 0도’(absolute 0)라 불렀다. 오늘날 절대온도(絶對溫度)는 켈빈 척도(Kelvin scale)라 부르며, 온도 뒤에 K를 붙인다.

 

빛의 속도를 능가할 수 없듯이, 절대온도에 이를 수는 없다. 절대0도가 되려면 이론적으로 엄청난 에너지가 소요된다. 독일의 이름난 이론물리학자 베르너 하이젠베르크(Werner Heisenberg 1901-1976))의 '불확정성 원리' 이론에 따르면(불확정성 원리 참조),

 

"원자나 분자는 얼마큼의 에너지를 가져야 존재할 수 있다. 에너지 준위(level)가 가장 낮은 상태를 '바닥상태(ground state)라 하고 그 보다 에너지 준위가 높으면 들뜬 상태(exited state)이다."

 

절대 0도에 가까운 극저온 조건에서는 특수한 물리적 현상이 일어난다. 오늘날 극저온에 대한 연구는 자기부상열차를 개발토록 했으며, 첨단 기술과 물리학 분야에서 중요한 연구과제가 되어 있다.

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절대온도를 연구한 켈빈 경(윌리엄 톰슨)은 당대 최고의 물리학자였다. 그는 글라스고 대학의 유명 교수였지만 강의 중에 새로운 아이디어가 떠오르면 강의는 물론 모든 것을 잊어버리고 연구에 빠져버렸다.

 

 

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