Page 143 - Un fisico in salotto

Lo zero assoluto

Vedete quante sorprese ci riserva l’analisi accurata delle circostanze che pure sono
‘intorno a noi’ in ogni occasione? Chi avrebbe mai pensato che la definizione di
temperatura fosse così problematica?
Sì, la definizione di temperatura è problematica. Fortunatamente però, la fisica ci
suggerisce la via di uscita.

Questa è offerta dal comportamento dei gas, come l’ossigeno, l’idrogeno o
semplicemente l’aria che respiriamo.
L’osservazione sperimentale mostra che quando un gas è racchiuso in un
recipiente la pressione aumenta di pari passo con le nostre sensazioni di ‘caldo’. Tra
l’altro, questo ci mostra ancora una volta che è pericoloso mettere una bombola
vicino a una intensa sorgente di calore: la pressione potrebbe arrivare a valori
talmente elevati da farla scoppiare.

Viceversa, osserviamo anche un fenomeno come quello del progressivo
afflosciamento di una bottiglia di PVC che contiene acqua minerale, quando la
mettiamo in frigorifero: la pressione dell’aria o dell’anidride carbonica contenuta
nella bottiglia diminuisce progressivamente a mano a mano che diminuisce la
temperatura. Così la bottiglia è meno ‘gonfia’ di quanto non fosse quando l’abbiamo
presa da uno scaffale del supermercato.

Una misura della pressione può quindi costituire un buon criterio per definire la
temperatura.
Già, ma questo non sembra poi essere molto diverso dal criterio che abbiamo
adottato finora e cioè quello di definire la temperatura in base alla dilatazione
termica di una sostanza solida o liquida come il mercurio o l’acqua.
Senonché, il comportamento dei gas è, come si dice in fisica, universale, cioè è
indipendente da quale gas consideriamo.

A contatto con il ghiaccio fondente, il gas racchiuso in un recipiente ha una certa
pressione. A contatto con l’acqua bollente ha una cert’altra pressione. Ma il
rapporto tra queste due pressioni è sempre lo stesso: che il recipiente sia piccolo o
grande, che contenga questo o quest’altro gas non fa differenza.
E allora possiamo procedere come abbiamo fatto all’inizio: definiamo 0°C la

temperatura del ghiaccio fondente e 100°C quella dell’acqua bollente.
Se, in altre condizioni, troviamo che la pressione del gas è esattamente a metà tra
quella ha a 0°C e quella che ha a 100°C adesso possiamo finalmente definire una
temperatura che è a metà tra 0°C e100°C, cioè 50°C; perché questo criterio è
universale, valido per qualsiasi gas in qualsiasi condizione.
Siamo così riusciti a definire una scala delle temperature che non contiene più
ambiguità.
Il comportamento universale dei gas mostra poi che, per ogni grado di temperatura

in più, la pressione si incrementa di 1/273 del valore posseduto in precedenza. Lo
stesso accade ovviamente per un decremento della temperatura: per ogni grado in
meno, la pressione diminuisce di 1/273. Questo ci fa capire che, alla temperatura di