0, tentu saja. Apa itu nol mutlak

Nol mutlak (nol mutlak) - asal dari suhu absolut, mulai dari 273,16 K di bawah titik tripel air (titik kesetimbangan tiga fase - es, air dan uap air); pada nol mutlak, pergerakan molekul berhenti, dan mereka berada dalam keadaan gerakan "nol". Atau: suhu terendah dimana suatu zat tidak mengandung energi panas.

Nol mutlak mulailah membaca suhu absolut. Sesuai dengan -273, 16 ° C. Saat ini, laboratorium fisika telah berhasil memperoleh suhu yang melebihi nol absolut hanya beberapa sepersejuta derajat, tetapi mustahil untuk mencapainya, menurut hukum termodinamika. Pada nol mutlak, sistem akan berada dalam keadaan dengan energi serendah mungkin (dalam keadaan ini, atom dan molekul akan melakukan getaran "nol") dan akan memiliki entropi nol (nol kacau). Volume gas ideal pada titik nol mutlak harus sama dengan nol, dan untuk menentukan titik ini, ukur volume gas helium nyata pada konsisten menurunkan suhu ke pencairannya pada tekanan rendah (-268, 9 ° C) dan ekstrapolasi ke suhu di mana volume gas tanpa adanya pencairan akan berubah menjadi nol. Temperatur mutlak termodinamika skala diukur dalam kelvin, ditunjukkan dengan simbol K. Mutlak termodinamika skala dan skala Celsius hanya bergeser relatif satu sama lain dan terkait dengan rasio K \u003d ° C + 273, 16 °.

Sejarah

Kata "suhu" berasal dari masa ketika orang percaya bahwa lebih banyak benda yang dipanaskan mengandung lebih banyak zat khusus - kalori, daripada zat yang kurang panas. Oleh karena itu, suhu dianggap sebagai kekuatan campuran materi tubuh dan kalori. Karena alasan ini, satuan untuk mengukur kekuatan minuman beralkohol dan suhu disebut derajat yang sama.

Dari fakta bahwa suhu adalah energi kinetik molekul, jelaslah bahwa paling wajar untuk mengukurnya dalam satuan energi (yaitu, dalam sistem SI dalam joule). Namun, pengukuran suhu dimulai jauh sebelum terciptanya teori kinetik molekuler, oleh karena itu, skala praktis mengukur suhu dalam satuan acak - derajat.

Skala kelvin

Termodinamika menggunakan skala Kelvin, di mana suhunya diukur dari nol absolut (keadaan yang sesuai dengan energi internal tubuh minimum yang mungkin secara teoritis), dan satu kelvin sama dengan 1 / 273,16 dari jarak dari nol absolut ke titik tripel air (keadaan di mana es, air, dan air) uap berada dalam kesetimbangan). Konstanta Boltzmann digunakan untuk mengubah kelvin menjadi satuan energi. Satuan turunan juga digunakan: kilokelvin, megakelvin, millikelvin, dll.

Celsius

Dalam kehidupan sehari-hari, digunakan skala Celsius, di mana titik beku air diambil sebagai 0, dan titik didih air pada tekanan atmosfer 100 °. Karena titik beku dan titik didih air tidak terdefinisi dengan baik, saat ini skala Celsius ditentukan melalui skala Kelvin: Celsius sama dengan Kelvin, nol mutlak diambil sebagai -273,15 ° C. Skala Celsius praktis sangat nyaman, karena air sangat umum di planet kita dan kehidupan kita didasarkan padanya. Nol Celcius adalah titik khusus untuk meteorologi, karena pembekuan air di atmosfer mengubah segalanya secara signifikan.

Fahrenheit

Di Inggris, dan khususnya di Amerika Serikat, skala Fahrenheit digunakan. Dalam skala ini, interval dari suhu musim dingin terdingin di kota tempat tinggal Fahrenheit hingga suhu tubuh manusia dibagi 100 derajat. Nol derajat Celcius adalah 32 derajat Fahrenheit dan Fahrenheit adalah 5/9 derajat Celcius.

Definisi skala Fahrenheit saat ini adalah skala suhu 1 derajat (1 ° F) sama dengan 1/180 dari perbedaan antara titik didih air dan es yang mencair pada tekanan atmosfer, dan titik leleh es adalah +32 ° F. Suhu Fahrenheit berhubungan dengan suhu Celsius (t ° C) dengan t ° C \u003d 5/9 (t ° F - 32), 1 ° F \u003d 5/9 ° C. Diusulkan oleh G. Fahrenheit pada tahun 1724.

Skala reaumur

Diusulkan pada tahun 1730 oleh R.A. Reaumur, yang menggambarkan termometer alkohol yang ditemukan olehnya.

Satuan - Derajat Reaumur (° R), 1 ° R sama dengan 1/80 dari interval suhu antara titik referensi - suhu pencairan es (0 ° R) dan air mendidih (80 ° R)

1 ° R \u003d 1,25 ° C.

Saat ini, skala tersebut sudah tidak digunakan lagi; telah disimpan untuk waktu yang lama di Prancis, di tanah air penulis.

Perbandingan skala suhu

Deskripsi Kelvin Celsius Fahrenheit Newton Reaumur
Nol mutlak −273.15 −459.67 −90.14 −218.52
Suhu leleh campuran Fahrenheit (jumlah garam dan es yang sama) 0 −5.87
Titik beku air (kondisi normal) 0 32 0
Suhu tubuh manusia rata-rata¹ 36.8 98.2 12.21
Titik didih air (kondisi normal) 100 212 33
Suhu permukaan matahari 5800 5526 9980 1823

Suhu tubuh manusia normal adalah 36,6 ° C ± 0,7 ° C, atau 98,2 ° F ± 1,3 ° F. Nilai yang biasa dikutip dari 98,6 ° F adalah konversi yang tepat ke Fahrenheit dari 37 ° C di Jerman abad ke-19. Karena nilai ini tidak termasuk dalam kisaran suhu normal menurut konsep modern, kita dapat mengatakan bahwa nilai ini mengandung akurasi yang berlebihan (salah). Beberapa nilai dalam tabel ini telah dibulatkan.

Perbandingan skala Fahrenheit dan Celsius

( o F - Skala Fahrenheit, o C - skala Celcius)

HaiF HaiC HaiF HaiC HaiF HaiC HaiF HaiC
-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

Untuk mengubah derajat Celcius menjadi Kelvin, Anda harus menggunakan rumusnya T \u003d t + T 0 dimana T adalah suhu dalam kelvin, t adalah suhu dalam derajat Celcius, T 0 \u003d 273,15 kelvin. Celcius sama besarnya dengan Kelvin.

Setiap benda fisik, termasuk semua benda di Semesta, memiliki indikator suhu minimum atau batasnya. Titik referensi dari setiap skala suhu dianggap sebagai nilai suhu nol mutlak. Tapi ini hanya teori. Pergerakan atom dan molekul yang kacau, yang melepaskan energinya saat ini, belum dapat dihentikan dalam praktiknya.

Inilah alasan utama mengapa suhu nol absolut tidak dapat dicapai. Masih ada perdebatan tentang konsekuensi dari proses ini. Dari sudut pandang termodinamika, batas ini tidak mungkin tercapai, karena gerakan termal atom dan molekul berhenti sama sekali, dan kisi kristal terbentuk.

Perwakilan fisika kuantum menyediakan adanya fluktuasi nol minimum pada suhu nol mutlak.

Berapa nilai suhu nol mutlak dan mengapa tidak dapat dicapai

Pada General Conference on Weights and Measures, untuk pertama kalinya dibuat patokan atau titik acuan untuk alat ukur yang menentukan indikator suhu.

Saat ini, dalam Sistem Satuan Internasional, titik acuan untuk skala Celcius adalah 0 ° C selama pembekuan dan 100 ° C selama perebusan, nilai temperatur nol mutlak sama dengan -273,15 ° C.

Menggunakan nilai suhu pada skala Kelvin secara bersamaan Sistem internasional satuan, pendidihan air akan terjadi pada nilai referensi 99.975 ° C, nol mutlak sama dengan 0. Fahrenheit pada skala sesuai dengan -459.67 derajat.

Tetapi, jika data ini diperoleh, mengapa tidak mungkin dalam praktiknya mencapai suhu nol mutlak. Sebagai perbandingan, kita dapat mengambil kecepatan cahaya yang diketahui semua orang, yang sama dengan nilai fisik konstan 1.079.252.848,8 km / jam.

Namun, nilai ini tidak dapat dicapai dalam praktiknya. Ini tergantung pada panjang gelombang transmisi dan pada kondisi dan pada penyerapan yang diperlukan dari sejumlah besar energi oleh partikel. Untuk mendapatkan nilai suhu nol absolut, diperlukan pengembalian energi yang besar dan tidak adanya sumbernya untuk mencegahnya jatuh ke dalam atom dan molekul.

Tetapi bahkan dalam kondisi vakum total, para ilmuwan gagal mendapatkan kecepatan cahaya atau suhu nol absolut.

Mengapa mungkin untuk mencapai perkiraan suhu nol, tetapi tidak mutlak

Apa yang akan terjadi ketika sains mampu mendekati suhu yang sangat rendah dari nol absolut, sejauh ini hanya tersisa dalam teori termodinamika dan fisika kuantum. Apa alasan mengapa suhu nol mutlak tidak dapat dicapai dalam praktiknya.

Semua upaya yang diketahui untuk mendinginkan zat hingga batas terendah karena kehilangan energi maksimum mengarah pada fakta bahwa nilai kapasitas kalor zat juga mencapai nilai minimum. Molekul-molekul itu sama sekali tidak dapat melepaskan sisa energinya. Akibatnya, proses pendinginan berhenti, tidak pernah mencapai nol mutlak.

Ketika mempelajari perilaku logam dalam kondisi yang mendekati nilai suhu nol mutlak, para ilmuwan telah menetapkan bahwa penurunan suhu maksimum akan memicu hilangnya resistensi.

Tetapi berhentinya pergerakan atom dan molekul hanya menyebabkan pembentukan kisi kristal yang melaluinya elektron mentransfer sebagian energinya ke atom yang tidak bergerak. Tidak mungkin mencapai nol mutlak lagi.

Pada tahun 2003, hanya setengah miliar dari 1 ° C tidak cukup untuk mencapai nol absolut. Peneliti "NASA" biasa melakukan eksperimen pada molekul Na, yang selalu berada di medan magnet dan melepaskan energinya.

Pencapaian terdekat adalah capaian ilmuwan di Universitas Yale yang pada tahun 2014 mencapai indikator 0,0025 Kelvin. Senyawa strontium monofluorida (SrF) yang dihasilkan hanya ada selama 2,5 detik. Dan pada akhirnya ia tetap hancur menjadi atom.

Ilmu

Sampai saat ini, suhu terdingin yang dimiliki tubuh fisik dianggap "nol mutlak" pada skala Kelvin. Itu sesuai −273,15 derajat Celcius atau −460 derajat Fahrenheit.

Sekarang fisikawan dari Jerman telah mampu mencapai suhu di bawah nol mutlak. Penemuan semacam itu akan membantu para ilmuwan memahami fenomena seperti energi gelap dan menciptakan bentuk materi baru.

Suhu nol mutlak

Pada pertengahan abad ke-19, fisikawan Inggris Lord Kelvin menciptakan skala suhu absolut dan menentukannya tidak ada yang bisa lebih dingin dari nol mutlak... Ketika partikel berada pada nol mutlak, mereka berhenti bergerak dan tidak memiliki energi.

Suhu suatu benda adalah ukuran seberapa banyak atom yang bergerak. Semakin dingin benda tersebut, semakin lambat atom bergerak. Pada nol mutlak atau -273,15 derajat Celcius, atom berhenti bergerak.

Pada 1950-an, fisikawan mulai berpendapat bahwa partikel tidak selalu kehilangan energi pada titik nol absolut.

Ilmuwan dari Universitas Ludwig-Maximilian di Munich dan Institut Max Planck untuk Optik Kuantum gas dibuat di Garching, yang menjadi lebih dingin dari nol mutlak dengan beberapa nanokelvin.

Mereka mendinginkan sekitar 100.000 atom ke suhu positif beberapa nanokelvin (nanokelvin adalah satu miliar kelvin) dan menggunakan jaringan sinar laser dan medan magnet untuk mengontrol perilaku atom dan mendorongnya ke batas suhu baru.

Temperatur tertinggi

Jika suhu serendah mungkin dianggap nol mutlak, lalu suhu apa yang dianggap kebalikannya - suhu tertinggi? Menurut model kosmologi, suhu tertinggi yang mungkin adalah suhu Planck, yang setara dengan 1,416785 (71) x 1032 kelvin (141 nonillion 679 oktiliun derajat).

Alam semesta kita telah melewati suhu Planck. Ini terjadi 10 ^ -42 detik setelah Big Bang, saat alam semesta lahir.

Suhu terdingin di Bumi

Suhu terendah di Bumi tercatat pada 21 Juli 1983 di stasiun Vostok di Antartika, dan itu benar -89,2 derajat Celcius.

Stasiun Vostok adalah tempat berpenghuni permanen terdingin di Bumi. Didirikan oleh Rusia pada tahun 1957 dan terletak di 3488 meter di atas permukaan laut.

Suhu tertinggi di Bumi

Suhu tertinggi di Bumi tercatat pada 10 Juli 1913 di Death Valley di California dan itu 56,7 Derajat Celcius.

Rekor sebelumnya suhu tertinggi di dunia di kota Al-Aziziya di Libya, sebesar 57,7 derajat Celcius, terbantahkan. Organisasi Meteorologi Dunia karena data tidak dapat diandalkan.

NOL MUTLAK

NOL MUTLAK, suhu di mana semua komponen sistem memiliki jumlah energi terkecil yang diperbolehkan oleh hukum QUANTUM MECHANICS; nol pada skala suhu Kelvin, atau -273,15 ° C (-459,67 ° Fahrenheit). Pada suhu ini, entropi sistem - jumlah energi yang sesuai untuk melakukan pekerjaan yang berguna - juga sama dengan nol, meskipun jumlah total energi dalam sistem mungkin berbeda dari nol.


Kamus ensiklopedis ilmiah dan teknis.

Lihat apa itu "ABSOLUTE ZERO" di kamus lain:

    Suhu adalah batas suhu minimum yang dapat dimiliki tubuh fisik. Nol mutlak adalah asal mula skala suhu absolut, seperti skala Kelvin. Pada skala Celcius, nol mutlak sama dengan suhu -273 ... Wikipedia

    SUHU NOL MUTLAK - asal dari skala suhu termodinamika; terletak di 273,16 K (Kelvin) di bawah (lihat) air, mis. sama dengan 273,16 ° C (Celsius). Nol mutlak adalah suhu yang sangat rendah, di alam dan secara praktis tidak dapat dicapai ... Ensiklopedia Politeknik Besar

    Ini adalah batas suhu minimum yang dapat dimiliki tubuh fisik. Nol mutlak adalah asal mula skala suhu absolut, seperti skala Kelvin. Pada skala Celsius, nol mutlak berhubungan dengan suhu -273,15 ° C ... ... Wikipedia

    Suhu nol mutlak adalah batas suhu minimum yang dapat dimiliki tubuh fisik. Nol mutlak adalah asal mula skala suhu absolut, seperti skala Kelvin. Pada skala Celsius, nol mutlak sesuai dengan ... ... Wikipedia

    Sebaran. Nebr. Orang yang tidak penting dan tidak penting. FSRYa, 288; BTS, 24; ЗС 1996, 33 ...

    nol - nol mutlak ... Kamus Idiom Rusia

    Nol dan nol n., M., Uptr. cf. sering Morfologi: (tidak) apa? nol dan nol, kenapa? nol dan nol, (lihat) apa? nol dan nol apa? nol dan nol, tentang apa? sekitar nol, nol; pl. apa? nol dan nol, (tidak) apa? nol dan nol, kenapa? nol dan nol, (begitu) ... ... Kamus Penjelasan Dmitriev

    Nol mutlak (nol). Sebaran. Nebr. Orang yang tidak penting dan tidak penting. FSRYa, 288; BTS, 24; ZS 1996, 33 V nol. 1. Zharg. dermaga Shuttle. besi. Mabuk berat. Yuganov, 471; Vakhitov 2003, 22. 2. Zharg. renungan. Tepatnya, sesuai dengan ... ... Kamus besar ucapan Rusia

    mutlak - absurditas absolut, otoritas absolut, ketidaksempurnaan absolut, kekacauan absolut, fiksi absolut, kekebalan absolut, pemimpin absolut, absolut, raja, absolut, moralitas, absolut, nol absolut ... Kamus Idiom Rusia

Buku

  • Nol mutlak, Paulus Mutlak. Kehidupan semua ciptaan ilmuwan gila ras Nes sangat singkat. Tetapi percobaan berikutnya memiliki peluang untuk ada. Apa yang ada di depannya? ...

Pernahkah Anda bertanya-tanya seberapa rendah suhunya? Apa itu nol mutlak? Akankah umat manusia dapat mencapainya dan peluang apa yang akan terbuka setelah penemuan semacam itu? Ini dan pertanyaan serupa lainnya telah lama memenuhi pikiran banyak fisikawan dan bahkan orang yang hanya ingin tahu.

Apa itu nol mutlak

Bahkan jika Anda tidak menyukai fisika sejak kecil, Anda mungkin tahu konsep suhu. Berkat teori kinetik-molekuler, kita sekarang tahu bahwa antara teori ini dan pergerakan molekul dan atom terdapat hubungan statis tertentu: semakin tinggi suhu suatu benda fisik, semakin cepat atomnya bergerak, dan sebaliknya. Timbul pertanyaan: "Apakah ada batas bawah di mana partikel elementer membeku?" Ilmuwan percaya bahwa secara teoritis mungkin, termometer akan berada di sekitar -273,15 derajat Celcius. Nilai ini disebut nol mutlak. Dengan kata lain, ini adalah batas minimum yang memungkinkan bagi tubuh fisik untuk didinginkan. Bahkan ada skala suhu absolut (skala Kelvin), di mana nol mutlak adalah titik referensi, dan pembagian satuan skala sama dengan satu derajat. Ilmuwan di seluruh dunia tidak berhenti bekerja untuk mencapai nilai ini, karena menjanjikan prospek besar bagi umat manusia.

Mengapa ini sangat penting

Suhu yang sangat rendah dan sangat tinggi berkaitan erat dengan konsep superfluiditas dan superkonduktivitas. Hilangnya hambatan listrik dalam superkonduktor akan memungkinkan untuk mencapai nilai efisiensi yang tidak terbayangkan dan menghilangkan kehilangan energi. Jika suatu cara dapat ditemukan yang memungkinkan seseorang dengan bebas mencapai nilai "nol mutlak", banyak masalah umat manusia akan terpecahkan. Kereta melayang di atas rel, mesin yang lebih ringan dan lebih kecil, transformer dan generator, magnetoencephalography presisi tinggi, jam presisi tinggi hanyalah beberapa contoh dari apa yang superkonduktivitas dapat membawa kehidupan kita.

Prestasi ilmiah terbaru

Pada September 2003, para peneliti di MIT dan NASA berhasil mendinginkan gas natrium ke rekor terendah. Selama percobaan, mereka hanya kekurangan setengah miliar derajat untuk mencapai tanda akhir (nol mutlak). Selama pengujian, natrium disimpan dalam medan magnet sepanjang waktu, yang menjaganya agar tidak menyentuh dinding wadah. Jika mungkin untuk mengatasi penghalang suhu, gerakan molekul dalam gas akan berhenti sama sekali, karena pendinginan seperti itu akan mengekstraksi semua energi dari natrium. Para peneliti menerapkan teknik tersebut, yang diterima penulis (Wolfgang Ketterle) pada tahun 2001 Penghargaan Nobel dalam fisika. Proses kondensasi gas Bose-Einstein menjadi momen kunci dalam pengujian yang dilakukan. Sementara itu, belum ada yang membatalkan hukum ketiga termodinamika, yang menurutnya nol mutlak bukan hanya nilai yang tidak dapat diatasi, tetapi juga nilai yang tidak dapat dicapai. Selain itu, prinsip ketidakpastian Heisenberg berlaku, dan atom tidak bisa berhenti berakar ke tempatnya. Jadi, untuk saat ini, suhu nol absolut untuk sains tetap tidak dapat dicapai, meskipun para ilmuwan dapat mendekatinya pada jarak yang dapat diabaikan.



Publikasi serupa