چگونگی اندازه گیری دمای ۲۷۳ - ( صفر کلوین)

قانون سوم ترمودینامیک بیان می کند که دسترسی به صفر مطلق امکان ناپذیر است و ما هرگز نمی توانیم به صفر مطلق برسیم. در عمل نیز همین طور است. هنوز دانشمندان نتوانسته اند به دمای صفر مطلق یا 273- درجه سانتیگراد برسند.
اما می توان شرایطی فراهم کرد که به نزدیکی های صفر مطلق رسید و دانشمندان با این روش ها به دمای 3 درجه کلوین رسیده اند.

اثری داریم به نام اثر ژول-تامسون. آزمایش مربوط به این اثر به این صورت است که سیستمی داریم منزوی، یعنی امکان تبادل گرما و کار با محیط ندارد. این سیستم بهوسیله یک جداره که دارای سوراخ های بسیار ریزی است، به دو قسمت تقسیم شده است. در دو طرف این سیستم دو دما و فشار نامساوی داریم، T1,T2,P1,P2 . در این سیستم، ضریبی تعریف می شود به نام ضریب ژول-تامسون که ما می خواهیم ببینیم این ضریب، مثبت ، منفی یا صفر است. این ضریب به صورت تغییرات دما در اثر تغییرات فشار تعریف می شود: 

(T2-T1)/ (P2-P1 ) = ضریب ژول-تامسون 

طی انجام آزمایشاتی که بیان آنها و روابط ترمودینامیکی مربوط به آن ها در سطح دانش کتب دبیرستان نمی باشد، مشخص می شود که این ضریب برای گازهای کامل صفر است، اما در عمل به دلیل برهم کنش بین ذرات گازها، گاز کامل نداریم و این ضریب ممکن است مثبت یا منفی باشد. اما در طی انجام آزمایش، فشار به صورت تدریجی کاهش می یابد این کاهش فشار، سبب می شود برای بیشتر گازها،دما نیز کاهش یابد. به استثنای ئیدروزن و هلیم که در اثر افت فشار در شرایط آزمایش و در دمای معمولی دچار افزایش دما می شوند. اما هنگامی که این گازها خیلی سرد شوند، به دمایی می رسیم که خاصیت این دو گاز تغییر می کند و این دو گاز نیز در اثر افت فشار ، دچار افت دما می شوند. دمایی که این خاصیت تغییر می کند، دمای وارونگی نامیده می شود. 

برای سرد کردن و رساندن ئیدروژن و هلیم به دمای وارونگی، از گاز نیتروژن استفاده می شود. گاز نیتروزن در اثر کاهش فشار در شرایط سیستم منزوی، را می توان به دمای 180- درجه سانتیگراد رساند. سپس نیتروژن سرد شده را با ئیدروژن برخورد می دهند تا به دمای زیر وارونگی برسد. بعد عمل انبساط یا کاهش فشار را برای ئیدروژن انجام می دهند. ئیدروژن بسیار سرد می شود، سپس هلیم را که دمای وارونگی آن پایین تر است را با ئیدروژن برخورد می دهند تا به دمای وارونگی برسد. سپس عمل انبساط و افت فشار را برای هلیم انجام می دهند تا افت دما روی دهد. به این ترتیب به 3 درجه کلوین یا 270- درجه سانتیگراد می توان رسید.