Kada yra šalta? Nėra griežtos taisyklės, pagal kurią medžiaga laikoma šalta jai pasiekus tam tikrą temperatūrą. Tačiau temperatūrai artėjant prie vandens užšalimo lygio jau galima drąsiai teigti, kad yra gana šalta.

Žemesnė temperatūra vadinama neigiama ir būtent jos veikiami atomai bei molekulės iš tiesų pradeda stingti. Viso pasaulio šalys naudoja Celsijaus arba Farenheito skales, bet visuotinai pripažintas temperatūros matas yra kelvinas. Šis bazinis matavimo vienetas pavadintas britų fiziko Williamo Thomsono, dar žinomo kaip lordas Kelvinas, vardu, nes XIX a. jis tyrė termodinamikos sritį. Kelvino skalė prasideda nuo žemiausios teorinės temperatūros, vadinamos absoliučiu nuliu, iki karščiausios mums žinomos visatos temperatūros. Absoliutaus nulio temperatūra yra nulis kelvinų, t. y. –273,15 °C. Tokioje pradinėje temperatūroje visos molekulės teoriškai neturėtų jokios kinetinės energijos ir visiškai liautųsi judėti.

Būdami karšti atomai ir molekulės turi daug kinetinės energijos, todėl greitai juda ir net skyla. Tačiau temperatūrai krentant atomai tampa vis lėtesni. Mažėjant šiai energijai, cheminiai elementai pereina įvairius medžiagos būvius nuo energingų dujų iki mažai energijos turinčių kietųjų kūnų. Pavyzdžiui, vėsdami karšti vandens garai kondensuojasi į skystį, o temperatūrai nukritus iki 0 °C jau susiformuoja ledas. Žinoma, iš molekulės ar elemento fizinio būvio ne iš karto galima nustatyti, ar jis karštas, ar šaltas. Pavyzdžiui, viena šalčiausių žinomų medžiagų yra skystasis azotas. Visi periodinės lentelės elementai keičia būvį skirtingoje temperatūroje. Azotas iš kieto būvio virsta dujomis itin žemoje temperatūroje. Šalčiausio – kietojo – būvio azotas tampa žemesnėje nei 63 kelvinų (–210 °C) temperatūroje, o 77 kelvinų (–195,15 °C) temperatūroje jis jau suskystėja.

Žemos temperatūros poveikis molekulėms gali būti naudingas, ypač konservuojant maisto produktus. Šaldymas yra vienas paprasčiausių būdų pailginti greitai gendančių produktų vartojimo laiką. Maisto produktuose yra fermentų, kurie laikui bėgant juos skaido. Žemoje šaldytuvo ar šaldiklio temperatūroje šie fermentai nebegali veikti. Panašiai užšaldant visi maiste slypintys mikroorganizmai nustoja veikti, bet nežūsta ir atšildžius maistą gali atsigauti.

Gana ilgai veikdamas šaltis gali pakenkti žmogaus organizmui. Normaliomis sąlygomis žmogaus kūno temperatūra yra apie 37 °C ir tada audiniai bei organai veikia optimaliai. Atvėsęs iki žemesnės negu 35 °C temperatūros organizmas jau patiria hipotermiją. Bandydamas išsaugoti šilumą jis ima kitaip elgtis: pavyzdžiui, dreba, pasikeičia odos spalva, plaučiai negiliai kvėpuoja. Tuomet skubiai reikalinga medicininė pagalba. Tokiai reakcijai nė nereikia itin žemos aplinkos temperatūros. Ji gali prasidėti termometro stulpeliui nukritus žemiau 10 °C.

Šaltis ne visada kenksmingas žmogaus organizmui, todėl jis dažnai pasitelkiamas ligoms gydyti. Tai vadinama krioterapija. Ji taikoma, pavyzdžiui, įvairių rūšių vėžiui suvaldyti: šis metodas taip pat vadinamas kriochirurgija ir plačiai taikomas gydant tam tikrus gerybinius ir piktybinius kaulų navikus, kai kaulų vėžiu sergantiems pacientams tenka pakeisti kaulo dalis dirbtiniais pakaitalais, taip pašalinant visus piktybinius darinius.

Tačiau tam tikrais atvejais sėkmingai pritaikomas ir kaulų šaldymas. Atliekant palyginti naują procedūrą išpjaunama ir atverčiama vėžio apnikto rankos arba kojos kaulo dalis ir navikas pašalinamas skystuoju azotu. Jis pilamas ant atverstos kaulo dalies, kol ji užšąla ir prasideda audinių nekrozė (mirtis): organizmo ląstelės kartu su vėžinėmis ląstelėmis dehidratuoja ir jose susidaro ledo kristalai. Ląstelėms žuvus kaulas atšildomas ir sugrąžinamas į organizmą. Per kelis mėnesius jis sugyja ir apauga naujais sveikais audiniais.

ABSOLIUTUS NULIS

2021 m. Brėmeno universiteto Vokietijoje mokslininkai kaip niekada priartėjo prie absoliutaus nulio panaudoję