THẾ NÀO LÀ 0oC VÀ 0o TUYỆT ĐỐI?
Trong đời sống thường nhật và kỹ thuật sản xuất, người ta thường sử dụng nhiệt kế để đo nhiệt độ của một vật thể. Ví dụ bác sĩ dùng nhiệt kế đo nhiệt độ cơ thể bệnh nhân, nhiệt kế đo cơ thể con người cũng là một loại nhiệt kế. Thế thì, làm sao để xác định được nhiệt độ trong nhiệt kế. Quan sát nhiệt kế kỹ càng một chút bạn sẽ phát hiện bên trong có một cột thủy ngân rất dài và nhỏ, cột thủy ngân đấy gọi là vật chất đo độ. Khi nhiệt kế tiếp xúc với miệng của bệnh nhân, cột thủy ngân sẽ giãn ra tùy theo nhiệt độ của miệng bệnh nhân, cho nên độ giãn ra của cột thủy ngân có thể biểu thị nhiệt độ trong miệng bệnh nhân. Ngoài ra, bên cạnh cột thủy ngân còn phải đánh dấu con số nhiệt độ thì mới đưa ra con số nhiệt độ chính xác. Có những khắc độ phải có điểm khởi đầu. Chọn vật chất đo độ, xác định độ khởi đầu, đánh dấu khắc độ, ba yếu tố này sẽ tạo thành phương pháp thể hiện định lượng của nhiệt độ đối với nhiệt kế, cách này được gọi là tiêu chuẩn nhiệt độ.
Nhiệt kế độ C là một loại tiêu chuẩn nhiệt độ hiện nay hay dùng, do đó nhiệt kế được chế tạo ra là nhiệt kế xensiuyt (cencius), nhiệt kế đo nhiệt độ cơ thể là ví dụ điển hình của nhiệt kế xensiuyt. Trong nhiệt kế xensiuyt lấy điểm đóng băng của nước làm điểm ban đầu chính là độ 0, viết tắt là 0oC; lấy điểm sôi của nước là 100oC, viết tắt là 100oC. Độ dài cột thủy ngân giữa khoảng 0oC và 100oC được chia thành 100 phần mỗi phần là 1oC.
Tiêu chuẩn nhiệt độ nhiệt lực học là một loại tiêu chuẩn nhiệt độ thông dụng quốc tế không dựa vào vật chất đo độ và đặc tính đo độ, do nhiệt độ có tính xác định của nó được gọi là nhiệt độ nhiệt lực học, đơn vị thể hiện là K. Năm 1990, quy định tiêu chuẩn nhiệt độ quốc tế của nhiệt lực học là 273,16K dựa trên mối quan hệ của ba thể lỏng, khí, rắn, của nước. Tại sao lại quy định con số này mà không phải là một con số khác? Thực ra, vào thế kỷ 18-19 các nhà vật lý học đã phát hiện trong rằng khi thể khí của một lượng nhất định có thể chất không đổi, nhiệt độ mỗi khi giảm xuống 1oC, 1/273,16 của áp suất áp suất giảm 1/273,16 khi áp suất giảm đến 0oC; nhưng khi áp suất không đổi, mỗi lần nhiệt độ giảm 1oC thì thể tích sẽ giảm xuống còn 1/273,16 khi áp suất giảm 0oC. Do đó có thể tính ra ở nhiệt độ từ 0oC bắt đầu hạ thấp đến - 273.10oC thì có thể định ra điểm 0 của tiêu chuẩn nhiệt độ nhiệt lực học tức 0oC tuyệt đối.
Trong xã hội hiện đại, kỹ thuật dùng nhiệt độ thấp đang được ứng dụng rộng rãi. Ví dụ, con người lợi dụng tủ lạnh gia dụng để dự trữ thức ăn, nhiệt độ trong tủ lạnh bình thường có thể đạt từ -15 - 20oC. Trong nghiên cứu khoa học cũng rất cần nhiệt độ thấp, thậm chí còn thấp đến mức thấp nhất, ví dụ phải dưới điều kiện -200oC thì nhân viên nghiên cứu khoa học mới có thể lấy được chất siêu dẫn.
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật nhiệt độ thấp con người lại một lần nữa hướng tới thế giới của nhiệt độ thấp, ngày càng đến gần nhiệt độ thấp. Hiện nay con người đã đạt được kỷ lục về nhiệt độ thấp là 10-8K, và còn không ngừng tiến bước vào việc thăm dò lĩnh vực nhiệt độ cực thấp vậy thì tự nhiên sẽ nảy sinh một vấn đề là con người có thể đạt được tiêu chuẩn nhiệt độ nhiệt lực học cũng chính là có thể đạt được đến 0o tuyệt đối hay không?
Mấy chục năm về trước, các nhà khoa học đã rút ra một kết luận phổ biến qua rất nhiều thí nghiệm lớn là độ không tuyệt đối không thể đạt được, hay nói cách khác không thể thực hiện quá trình giới hạn cho một vật thể đạt đến độ không tuyệt đối, kết luận này được gọi là định luật thứ ba của nhiệt lực học.
Định luật thứ ba của nhiệt lực học là sự tổng kết của những kết quả thí nghiệm lớn và rút ra định luật, nó được ứng dụng rộng rãi. Tại sao độ 0 tuyệt đối lại không thể đạt được? Các nhà khoa học chứng minh rằng, độ 0 tuyệt đối vốn không phải là một nhiệt độ thực tế mà nó là một suy luận của quá trình giảm nhiệt thực tế. Xét về lý luận, nhiệt độ rút ra từ suy luận này là bất kể vật thể nào đều có thể đạt đến giới hạn thấp nhất. Từ thực tế đó, con người có thể nỗ lực tiếp cận độ 0 tuyệt đối nhưng lại không thể đạt được nó.
