Абсолютная температура
Что такое энергия? Джеймс Джоуль предположил, что теплота по своей сути — это всего лишь более или менее интенсивное движение атомов и молекул. Один шотландский ученый Уильям Томсон задался вопросом, что произойдет, если движение атомов остановится.
Со времен Джозефа Блэка и Антуана Лавуазье ученые воспринимали теплоту как флюиды, которые переходят от одного тела к другому. Предположение Джеймса Джоуля соответствовало фактам физики, намного точнее объясняя, почему горячие газы сильнее давят на стенки сосуда. Их молекулы быстрее движутся в объеме сосуда и чаще сталкиваются со стенками.
Переход из одного агрегатного состояния в другое — например, из твердого в жидкое и газообразное — можно объяснить тем, что молекулы начинают перемещаться более независимо относительно друг друга. В твердых телах они связаны, в жидкостях начинают рвать связи и перемещаться относительно друг друга, а в газе перемещаются независимо друг от друга.
Уильям Томсон, получивший вместе с пэрством титул барон Кельвин, назвал энергию движения словом «кинетическая», и идеи Джоуля о движении молекул стали положениями молекулярно-кинетической теории, а температура в этой теории является мерой средней кинетической энергии молекул вещества.
В 1848 году Томсон предложил идею абсолютной температурной шкалы, сейчас известной как шкала Кельвина (K). В ней использовались те же градусы, что и предложил Цельсий в 1742 году, только вместо точки замерзания воды за ноль (0 K) бралась точка, в которой атомы вещества имеют нулевую кинетическую энергию. Как рассчитал Томсон, этот «абсолютный ноль» эквивалентен температуре –273,16 °C (–459,67 °F) и является самой низкой теоретически достижимой температурой.