绝对零度

绝对零度是没有理想气体压力的温度。 它是指一种物质的温度是它所能达到的最低温度的状态。它指出，在这种情况下，所有原子或物质分子的能量都最少。

绝对零度代表最小热力学温标，即冷却的理想气体的焓和熵达到其最小值的状态，称为零开尔文。自然界中的基本粒子具有最小的振动运动，并且只保留能量诱导的量子力学粒子的运动。理论温度是通过推断理想气体定律来确定的;根据国际协议，单位SI中考虑了-273.15度的绝对零度等于华氏标度（美国习惯的测量单位或英制单位）上的-459.67度。

热力学定律表明，仅使用热力学方法无法达到绝对零度，因为冷却物质的温度接近制冷剂的温度。即使在任何绝对零度的系统中（如果可以通过某种方式实现），它仍然具有量子力学零点能量，即其在绝对零度下的基态能量;基态的动能无法消除。

科学家和技术人员经常达到接近绝对零度的温度，物质表现出量子效应，如玻色-爱因斯坦凝聚、超导和超流动性。

绝对温度或热力学传统上以开尔文（梯度增量摄氏度）和朗肯标度（华氏梯度增量）为单位测量，越来越罕见。绝对温度测量值由决定度大小的乘法常数唯一确定，因此两个绝对温度 T2/T1 的比率在所有刻度上都是相同的。该标准最透明的定义来自麦克斯韦玻尔兹曼分布。它也可以在费米-狄拉克统计（对于旋转有一半的粒子）和玻色-爱因斯坦统计（对于正确旋转的粒子）中找到。所有这些都将系统中粒子的相对数量定义为 kT 上能量（在粒子水平上）的指数函数递减，其中 k 表示玻尔兹曼常数，T 表示在宏观平面上观察到的温度。

在熟悉的刻度或华氏度上以负数表示的温度只是比这些刻度上的零点更冷。某些系统可以达到真正的负温度，也就是说，它们的热力学温度（以开尔文表示）可以是负量。具有真正负温度的系统不会比绝对零度更冷。相反，负温度的系统比任何正温度的系统更热，这意味着如果负温度状态和正温度状态之间存在接触，热量就会从负温度状态流向正温度状态。

大多数熟悉的系统都无法达到负温度，因为能量的增加总是会增加它们的熵。然而，一些系统具有它们可以容纳的最大能量，当它们接近最大容量时，熵开始下降。因为温度是由能量和熵之间的关系决定的，所以尽管增加了能量，但该系统的温度仍变为负值。因此，在负温度下，系统状态的玻尔兹曼因子增加，而不是随着状态能量的增加而降低。因此，没有一个完整的系统，包括电磁模式，可以有负温度，因为没有更高的能量状态，因此状态的概率之和发散到负温度。然而，对于半平衡系统（例如，在电磁场中自旋脱离平衡），这个论点并不适用，并且可以达到负有效温度。

2013年1月3日，物理学家宣布，他们首次创造了一种由钾原子组成的量子气体，其动力学自由度为负温度。