절대영도란 무엇인가요?

과학계에서는 절대 영도, 즉 영하 273.15도라는 개념이 없습니다. 절대 영도의 계산은 Gay-Lussac의 법칙에 기초합니다. 특정 가스의 특정 질량의 부피는 압력이 일정하게 유지될 때 열역학적 온도에 비례합니다. 이는 PV/T=C에서 볼 수 있으며, P가 일정할 때 V/T=C/P=C3(일정)입니다. 이 관계는 원래 가스가 팽창할 때 얻은 실험 법칙을 기반으로 했습니다.

절대영도는 열역학에서 가장 낮은 온도를 의미하며, 열역학적 온도 단위는 K(켈빈)입니다. 절대영도는 0K(약 -273.15℃ 또는 -459.67_)입니다. 이 온도에서 물체의 분자에는 운동 에너지가 없지만 여전히 위치 에너지가 있습니다. 이 때 내부 에너지는 최소입니다. 그러나 절대 영점은 도달할 수 없으며 이론적인 하한일 뿐입니다.

물질의 온도는 원자, 분자 및 기타 입자의 평균 운동 에너지에 따라 달라집니다. Maxwell-Boltzmann 분포에 따르면 입자의 평균 운동 에너지가 높을수록 물질의 온도가 높아집니다. 이론적으로 입자의 평균 운동에너지가 양자역학의 최저점에 도달하면 물질은 절대영도에 도달해 더 이상 내려갈 수 없습니다.

그러나 열역학 제3법칙에 따르면 절대 영도에는 도달할 수 없고 무한히 접근할 수밖에 없다. 왜냐하면 어떤 공간에는 에너지와 열이 있어야 하고, 그것들은 사라지지 않고 끊임없이 서로 전환되기 때문이다. 따라서 공간에 처음부터 에너지와 열이 없으면 절대 영도는 존재하지 않습니다. 이 공간에서는 모든 물질에는 입자 진동이 전혀 없으며 전체 부피는 0입니다.