Vagyis teljesen. Mi az abszolút nulla

Abszolút nulla (abszolút nulla) - az abszolút hőmérséklet kiindulása, 273,16 K-val kezdődően a víz hármaspontja (három fázis - jég, víz és vízgőz egyensúlyi pontja) alatt; abszolút nulla esetén a molekulák mozgása leáll, és "nulla" mozgás állapotban vannak. Vagy: az a legalacsonyabb hőmérséklet, amelyen az anyag nem tartalmaz hőenergiát.

Abszolút nulla rajt az abszolút hőmérséklet leolvasása. -273, 16 ° C-nak felel meg. Jelenleg a fizikai laboratóriumoknak csupán néhány milliomod fokkal sikerült elérniük az abszolút nullát meghaladó hőmérsékletet, de ezt a termodinamika törvényei szerint lehetetlen elérni. Abszolút nulla esetén a rendszer a lehető legkisebb energiájú állapotban lenne (ebben az állapotban az atomok és molekulák "nulla" rezgéseket végeznének), és nulla entrópiájuk lenne (nulla) rendetlen). Az ideális gáz térfogatának az abszolút nulla pontban meg kell egyeznie nullával, és ennek meghatározásához meg kell mérni a valódi hélium gáz térfogatát a következetes a hőmérséklet csökkentése alacsony nyomáson történő cseppfolyósításáig (-268, 9 ° C), és extrapolálás arra a hőmérsékletre, amelyen a gáz térfogata cseppfolyósodás nélkül nulla értékre változik. Abszolút hőmérséklet termodinamikus a skálát kelvinben mérik, amelyet a K szimbólum jelöl. Abszolút termodinamikus a skála és a Celsius-skála egyszerűen eltolódnak egymáshoz képest, és a К \u003d ° C + 273, 16 ° arány függ össze.

Történelem

A "hőmérséklet" szó akkor keletkezett, amikor az emberek azt hitték, hogy a fűtött testek nagyobb mennyiségben tartalmaznak speciális - kalóriatartalmú - anyagokat, mint a kevésbé fűtött testek. Ezért a hőmérsékletet a testanyag és a kalória keverékének erősségének tekintették. Emiatt az alkoholos italok erősségének és hőmérsékletének mérésére szolgáló egységeket ugyanazoknak a fokoknak nevezzük.

Abból a tényből, hogy a hőmérséklet a molekulák kinetikus energiája, egyértelmű, hogy a legtermészetesebb energiaegységekben (vagyis az SI rendszerben joule-ban) mérni. A hőmérséklet mérése azonban jóval a molekuláris-kinetikus elmélet megalkotása előtt elkezdődött, ezért a gyakorlati mérlegek tetszőleges egységekben - fokban mérik a hőmérsékletet.

Kelvin-skála

A termodinamikában a Kelvin-skálát használják, amelyben a hőmérsékletet abszolút nulláról mérik (a test elméletileg lehetséges legkisebb belső energiájának megfelelő állapotról), és egy kelvin egyenlő az abszolút nulla és a víz hármaspontja közötti távolság (az állapot, amelyben a jég, a víz és a víz 1 / 273,16). a gőz egyensúlyban van). A Boltzmann-állandó segítségével a kelvint energiaegységekké alakítják. Származtatott egységeket is használnak: kilokelvin, megakelvin, millikelvin stb.

Celsius

A mindennapi életben a Celsius-skálát használják, amelyben a víz fagyáspontját 0-nak, a víz légköri nyomáson levő forráspontját 100 ° -nak veszik. Mivel a víz fagyáspontja és forráspontja nincs pontosan meghatározva, jelenleg a Celsius-skálát a Kelvin-skálán keresztül határozzák meg: A Celsius egyenlő Kelvin-vel, az abszolút nulla -273,15 ° C. A Celsius-skála gyakorlatilag nagyon kényelmes, mivel a víz nagyon gyakori a bolygónkon, és életünk ezen alapul. A nulla Celsius a meteorológia különleges pontja, mivel a légköri víz befagyása mindent jelentősen megváltoztat.

Fahrenheit

Angliában és különösen az Egyesült Államokban a Fahrenheit-skálát használják. Ezen a skálán a fahrenheit-i város leghidegebb télének hőmérsékletétől az emberi test hőmérsékletének intervallumát elosztjuk 100 fokkal. A nulla Celsius fok 32 Fahrenheit, a Fahrenheit pedig 5/9 Celsius fok.

A Fahrenheit-skála jelenlegi meghatározása az, hogy ez 1 fokos hőmérsékleti skála, amely megegyezik a légköri nyomáson olvadó víz és jég forráspontjainak és a jég olvadáspontjának +32 ° F. A Fahrenheit-hőmérséklet a Celsius-hőmérséklethez (t ° C) viszonyul t ° C \u003d 5/9 (t ° F - 32), 1 ° F \u003d 5/9 ° C értékkel. Javasolta G. Fahrenheit 1724-ben.

Reaumur skála

1730-ban javasolta R. A. Reaumur, aki leírta az általa feltalált alkoholhőmérőt.

Unit - Degum Reaumur (° R), 1 ° R megegyezik a referenciapontok - a jégolvadás (0 ° R) és a forrásban lévő víz (80 ° R) közötti hőmérséklet-intervallum 1/80-ával

1 ° R \u003d 1,25 ° C

Jelenleg a mérleg nem működik, a leghosszabb ideig Franciaországban, a szerző hazájában őrződött meg.

A hőmérsékleti skálák összehasonlítása

Leírás Kelvin Celsius Fahrenheit Newton Reaumur
Abszolút nulla −273.15 −459.67 −90.14 −218.52
Fahrenheit-keverék olvadási hőmérséklete (azonos mennyiségű só és jég) 0 −5.87
A víz fagyáspontja (normál körülmények között) 0 32 0
Az emberi test átlagos hőmérséklete¹ 36.8 98.2 12.21
A víz forráspontja (normál körülmények között) 100 212 33
Napfelszín hőmérséklete 5800 5526 9980 1823

Az emberi test normál hőmérséklete 36,6 ° C ± 0,7 ° C vagy 98,2 ° F ± 1,3 ° F. A gyakran idézett 98,6 ° F érték a pontos átváltás Fahrenheit-re (37 ° C) a 19. századi Németországban. Mivel ez az érték a modern elképzelések szerint nem szerepel a normál hőmérsékleti tartományban, azt mondhatjuk, hogy túlzott (helytelen) pontosságot tartalmaz. A táblázat néhány értékét kerekítettük.

A Fahrenheit és Celsius skála összehasonlítása

( nak,-nek - Fahrenheit-skála, o C - Celsius-skála)

oF oC oF oC oF oC oF oC
-459.67
-450
-400
-350
-300
-250
-200
-190
-180
-170
-160
-150
-140
-130
-120
-110
-100
-95
-90
-85
-80
-75
-70
-65 		-273.15
-267.8
-240.0
-212.2
-184.4
-156.7
-128.9
-123.3
-117.8
-112.2
-106.7
-101.1
-95.6
-90.0
-84.4
-78.9
-73.3
-70.6
-67.8
-65.0
-62.2
-59.4
-56.7
-53.9 		-60
-55
-50
-45
-40
-35
-30
-25
-20
-19
-18
-17
-16
-15
-14
-13
-12
-11
-10
-9
-8
-7
-6
-5 		-51.1
-48.3
-45.6
-42.8
-40.0
-37.2
-34.4
-31.7
-28.9
-28.3
-27.8
-27.2
-26.7
-26.1
-25.6
-25.0
-24.4
-23.9
-23.3
-22.8
-22.2
-21.7
-21.1
-20.6 		-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19 		-20.0
-19.4
-18.9
-18.3
-17.8
-17.2
-16.7
-16.1
-15.6
-15.0
-14.4
-13.9
-13.3
-12.8
-12.2
-11.7
-11.1
-10.6
-10.0
-9.4
-8.9
-8.3
-7.8
-7.2 		20
21
22
23
24
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
125
150
200 		-6.7
-6.1
-5.6
-5.0
-4.4
-3.9
-1.1
1.7
4.4
7.2
10.0
12.8
15.6
18.3
21.1
23.9
26.7
29.4
32.2
35.0
37.8
51.7
65.6
93.3

A Celsius-fok Kelvinre való átszámításához a képletet kell használnia T \u003d t + T 0 ahol T a hőmérséklet kelvinben, t a hőmérséklet Celsius fokban, T 0 \u003d 273,15 kelvin. A Celsius nagysága megegyezik a Kelvinnel.

Bármely fizikai testnek, beleértve az Univerzum összes tárgyát, van egy minimális hőmérsékleti mutató vagy annak határa. Bármely hőmérsékleti skála referenciapontja az abszolút nulla hőmérséklet értéke. De ez csak elméletben van. Az atomok és molekulák kaotikus mozgását, amelyek ekkor adják fel energiájukat, a gyakorlatban még nem állították le.

Ez a fő oka annak, hogy az abszolút nulla hőmérsékletet nem lehet elérni. Ennek a folyamatnak a következményeiről még mindig vannak viták. A termodinamika szempontjából ez a határ elérhetetlen, mivel az atomok és molekulák hőmozgása teljesen leáll, és kristályrács képződik.

Képviselők kvantumfizika gondoskodjon a minimális nulla ingadozások jelenlétéről abszolút nulla hőmérsékleten.

Mi az abszolút nulla hőmérséklet értéke és miért nem érhető el?

A Súlyok és Mérések Általános Konferenciáján először hoztak létre referenciaértéket vagy referenciapontot a hőmérsékleti mutatókat meghatározó mérőműszerek számára.

Jelenleg a nemzetközi mértékegység-rendszerben a Celsius-skála referenciapontja fagyasztás közben 0 ° C, forralás közben 100 ° C, az abszolút nulla hőmérséklet értéke -273,15 ° C.

A hőmérsékleti értékek használata a Kelvin-skálán ugyanabban Nemzetközi rendszer egységeknél a víz forrása 99,975 ° C referenciaértéknél fog bekövetkezni, az abszolút nulla értéke 0. A skálán a Fahrenheit -459,67 foknak felel meg.

De ha ezeket az adatokat megkapják, akkor miért lehetetlen a gyakorlatban elérni az abszolút nulla hőmérsékletet. Összehasonlításképpen vehetjük a mindenki által ismert fénysebességet, amely megegyezik az 1 079 252 848,8 km / h állandó fizikai értékkel.

Ez az érték azonban a gyakorlatban nem érhető el. Ez függ az átviteli hullámhossztól és a körülményektől, valamint a részecskék által nagy mennyiségű energia szükséges elnyelésétől. Az abszolút nulla hőmérséklet értékének megszerzéséhez nagy energia visszatérésre és források hiányára van szükség annak megakadályozására, hogy atomokba és molekulákba essen.

De még a teljes vákuumban sem tudták a tudósok elérni sem a fénysebességet, sem az abszolút nulla hőmérsékletet.

Miért éri el megközelítőleg a nulla hőmérsékletet, de nem abszolút

Mi fog történni, ha a tudomány képes közel kerülni az abszolút nulla rendkívül alacsony hőmérsékletének eléréséhez, egyelőre csak a termodinamika és a kvantumfizika elméletében marad meg. Mi az oka annak, hogy a gyakorlatban nem lehet elérni az abszolút nulla hőmérsékletet.

Minden ismert kísérlet az anyag legalacsonyabb határértékre hűtésére a maximális energiaveszteség miatt oda vezetett, hogy az anyag hőkapacitásának értéke elért egy minimális értéket is. A molekulák egyszerűen nem voltak képesek feladni a maradék energiát. Ennek eredményeként a hűtési folyamat leállt, soha nem érte el az abszolút nullát.

A fémek viselkedésének vizsgálatakor az abszolút nulla hőmérséklethez közeli körülmények között a tudósok megállapították, hogy a hőmérséklet maximális csökkenésének az ellenállás elvesztését kell kiváltania.

De az atomok és molekulák mozgásának megszűnése csak egy kristályrács kialakulásához vezetett, amelyen keresztül az áthaladó elektronok energiájuk egy részét átmozgatták mozdulatlan atomokba. Az abszolút nullát nem sikerült újra elérni.

2003-ban az 1 ° C csak félmilliárd része nem volt elegendő az abszolút nulla hőmérséklet eléréséhez. A "NASA" kutatók kísérleteket végeztek egy Na molekulával, amely állandóan mágneses mezőben volt, és feladta energiáját.

A legközelebbi eredmény a Yale Egyetem tudósainak eredménye volt, amely 2014-ben 0,0025 Kelvin mutatót ért el. A kapott vegyület stroncium-monofluorid (SrF) csak 2,5 másodpercig létezett. És végül mégis atomokra bomlott.

A tudomány

Egészen a közelmúltig a fizikai test leghidegebb hőmérséklete az "abszolút nulla" hőmérséklete volt a Kelvin-skálán. Megfelel −273,15 Celsius fok vagy −460 Fahrenheit fok.

Most a német fizikusok képesek voltak abszolút nulla alatti hőmérsékletet elérni. Egy ilyen felfedezés segít a tudósoknak megérteni a jelenségeket, például a sötét energiát, és új anyagformákat hozhat létre.

Abszolút nulla hőmérséklet

A 19. század közepén Lord Kelvin brit fizikus létrehozta az abszolút hőmérsékleti skálát, és ezt meghatározta semmi sem lehet hidegebb, mint az abszolút nulla... Amikor a részecskék abszolút nullán vannak, megállnak a mozgásuk és nincs energiájuk.

Egy tárgy hőmérséklete annak mértéke, hogy mennyi atom mozog. Minél hidegebb a tárgy, annál lassabban mozognak az atomok. Abszolút nulla vagy -273,15 Celsius fok mellett az atomok megállnak.

Az ötvenes években a fizikusok azzal kezdtek érvelni, hogy a részecskék nem mindig veszítenek energiát abszolút nulla esetén.

Tudósok Ludwig-Maximilian Egyetem Münchenben és Max Planck Kvantumoptikai Intézet gáz keletkezett Garchingban, ami lett néhány nanokelvinnel az abszolút nullanál hidegebb.

Körülbelül 100 000 atomot hűtöttek több nanokelvin pozitív hőmérsékletre (a nanokelvin a kelvin egymilliárdosa), és lézersugarak és mágneses mezők hálózatával szabályozták az atomok viselkedését, és új hőmérsékleti határig emelték őket.

Legmagasabb hőmérséklet

Ha a lehető legalacsonyabb hőmérsékletet abszolút nullának tekintjük, akkor melyik hőmérséklet tekinthető az ellenkezőjének - a legmagasabb hőmérsékletnek? A kozmológiai modellek szerint a lehető legmagasabb hőmérséklet a Planck-hőmérséklet, amely 1,416785 (71) x 1032 kelvin (141 nem milliárd 679 oktillió fok) értéknek felel meg.

Univerzumunk már átment a Planck hőmérsékleten. Ez 10 ^ -42 másodperccel az ősrobbanás után történt, amikor az univerzum megszületett.

A leghidegebb hőmérséklet a Földön

A legalacsonyabb hőmérsékletet a Földön 1983. július 21-én regisztrálták az antarktiszi Vostok állomáson, és ez volt -89,2 Celsius fok.

A Vostok állomás a leghidegebben állandóan lakott hely a Földön. Oroszország alapította 1957-ben, és 3488 méterrel a tengerszint felett helyezkedik el.

A legmagasabb hőmérséklet a Földön

A Föld legmagasabb hőmérsékletét 1913. július 10-én a kaliforniai Death Valley-ben regisztrálták, és ez volt 56,7 Celsius fok.

Megcáfolták a világ legmagasabb hőmérsékletének korábbi rekordját Líbiában, Al-Aziziya városban, 57,7 Celsius fokon Meteorológiai Világszervezet megbízhatatlan adatok miatt.

ABSZOLÚT NULLA

ABSZOLÚT NULLA, az a hőmérséklet, amelyen a rendszer összes alkatrésze rendelkezik a legkevesebb energiával, amelyet a QUANTUM MECHANICS törvényei megengednek; nulla a Kelvin hőmérsékleti skálán, vagy -273,15 ° C (-459,67 ° Fahrenheit). Ezen a hőmérsékleten a rendszer entrópiája - a hasznos munka elvégzésére alkalmas energiamennyiség - szintén nulla, bár a rendszer teljes energiamennyisége eltérhet a nullától.


Tudományos és műszaki enciklopédikus szótár.

Nézze meg, mi az "ABSOLUTE ZERO" más szótárakban:

    A hőmérséklet a fizikai test minimális hőmérsékleti határa. Az abszolút nulla az abszolút hőmérsékleti skála eredete, például a Kelvin-skála. A Celsius-skálán az abszolút nulla -273 hőmérsékletnek felel meg ... Wikipédia

    ABSZOLUTT Nulla HŐMÉRSÉKLET - a termodinamikai hőmérsékleti skála eredete; 273,16 K-nál (Kelvin) a víz alatt (lásd) található, azaz 273,16 ° C (Celsius). Az abszolút nulla rendkívül alacsony hőmérsékletű, természetű és gyakorlatilag elérhetetlen ... Nagy Politechnikai Enciklopédia

    Ez a fizikai hőmérséklet minimális hőmérsékleti határa. Az abszolút nulla az abszolút hőmérsékleti skála, például a Kelvin-skála eredete. A Celsius-skálán az abszolút nulla -273,15 ° C hőmérsékletnek felel meg ... ... Wikipédia

    Az abszolút nulla hőmérséklet a fizikai hőmérséklet minimális hőmérsékleti határa. Az abszolút nulla az abszolút hőmérsékleti skála eredete, például a Kelvin-skála. A Celsius skálán az abszolút nulla megfelel a ... ... Wikipédiának

    Terjedés. Nebr. Jelentéktelen, jelentéktelen személy. FSRYa, 288; BTS, 24; ЗС 1996, 33 ...

    nulla - abszolút nulla … Orosz szótárak szótára

    Nulla és nulla n., M., Uptr. vö. gyakran Morfológia: (nem) mi? nulla és nulla, miért? nulla és nulla, (lásd) mi? nulla és nulla mi? nulla és nulla, miről? körülbelül nulla, nulla; pl. mit? nullák és nullák, (nem) mi? nullák és nullák, miért? nulla és nulla, (látom) ... ... Dmitriev magyarázó szótára

    Abszolút nulla (nulla). Terjedés. Nebr. Jelentéktelen, jelentéktelen személy. FSRYa, 288; BTS, 24; ZS 1996, 33 V nulla. 1. Zharg. móló Űrsikló. Vas. Erős részegség. Juganov, 471; Vakhitov 2003, 22. 2. Zharg. múzsák. Pontosan, teljes összhangban a ... Az orosz mondások nagy szótára

    abszolút - abszolút abszurditás abszolút tekintély abszolút kifogástalanság abszolút rendellenesség abszolút fikció abszolút immunitás abszolút vezető abszolút minimum abszolút uralkodó abszolút morál abszolút nulla ... Orosz szótárak szótára

Könyvek

  • Abszolút nulla, Abszolút Pál. A Nes faj őrült tudósának minden alkotása nagyon rövid. De a következő kísérletnek van esélye létezni. Mi vár rá? ...

Gondolkodott már azon, hogy milyen alacsony lehet a hőmérséklet? Mi az abszolút nulla? Vajon képes lesz-e valaha az emberiség elérni, és milyen lehetőségek nyílnak egy ilyen felfedezés után? Ezek és más hasonló kérdések régóta foglalkoztatják sok fizikus, sőt egyszerűen kíváncsi emberek fejét.

Mi az abszolút nulla

Még akkor is, ha gyermekkora óta nem szerette a fizikát, valószínűleg ismeri a hőmérséklet fogalmát. A molekuláris kinetikai elméletnek köszönhetően ma már tudjuk, hogy bizonyos statikus kapcsolat van közte és a molekulák és atomok mozgása között: minél magasabb a fizikai test hőmérséklete, annál gyorsabban mozognak az atomjai, és fordítva. Felmerül a kérdés: "Van-e olyan alsó határ, amelynél az elemi részecskék megfagynak a helyükön?" A tudósok úgy vélik, hogy elméletileg lehetséges, a hőmérő -273,15 Celsius fok körül alakul. Ezt az értéket abszolút nullának nevezzük. Más szavakkal, ez a minimális lehetséges határ, amelyre egy fizikai test lehűthető. Van még egy abszolút hőmérsékleti skála (Kelvin-skála), amelyben az abszolút nulla a referenciapont, és a skála egységfelosztása egyenlő egy fokkal. A tudósok szerte a világon nem hagyják abba a munkát ezen érték elérése érdekében, mivel ez nagy kilátásokat ígér az emberiség számára.

Miért olyan fontos

A rendkívül alacsony és rendkívül magas hőmérséklet szorosan összefügg a szuperfolyékonyság és a szupravezetés fogalmával. Az elektromos ellenállás eltűnése a szupravezetőkben lehetővé teszi elképzelhetetlen hatékonysági értékek elérését és az energiaveszteség kiküszöbölését. Ha találnak olyan módot, amely lehetővé teszi az ember számára az "abszolút nulla" értékének szabad elérését, az emberiség számos problémája megoldódik. A sínek felett lebegő vonatok, könnyebb és kisebb motorok, transzformátorok és generátorok, nagy pontosságú magnetoencefalográfia, nagy pontosságú órák csak néhány példa arra, hogy a szupravezetés mit hozhat az életünkbe.

A legújabb tudományos eredmények

2003 szeptemberében az MIT és a NASA kutatóinak sikerült rekord alacsonyra hűtenie a nátriumgázt. A kísérlet során csak félmilliárd fok hiányzott a célig (abszolút nulla). A vizsgálatok során a nátriumot folyamatosan mágneses térben tartották, ami megakadályozta, hogy megérintse a tartály falát. Ha sikerülne legyőzni a hőmérsékleti korlátot, akkor a gáz molekuláris mozgása teljesen leállna, mert az ilyen hűtés az összes energiát kinyerné a nátriumból. A kutatók a technikát alkalmazták, amelynek szerzője (Wolfgang Ketterle) 2001-ben kapott Nóbel díj a fizikában. A Bose-Einstein gázkondenzációs folyamatok voltak a legfontosabb pontok az elvégzett tesztekben. Eközben még senki sem törölte a termodinamika harmadik törvényét, miszerint az abszolút nulla nemcsak felülmúlhatatlan, de elérhetetlen érték is. Ezenkívül a Heisenberg-bizonytalansági elv működik, és az atomok egyszerűen nem állhatnak meg a helyszínen gyökerezve. Így egyelőre a tudomány abszolút nulla hőmérséklete elérhetetlen marad, bár a tudósok elhanyagolható távolságból tudták megközelíteni.



Hasonló publikációk