0 to znaczy absolutnie. Co to jest zero absolutne

Zero absolutne (zero absolutne) - początek temperatury absolutnej, zaczynającej się od 273,16 K poniżej punktu potrójnego wody (punkt równowagi trzech faz - lodu, wody i pary wodnej); w zera absolutnego ruch cząsteczek zatrzymuje się i są one w stanie ruchów „zerowych”. Lub: najniższa temperatura, w której substancja nie zawiera energii cieplnej.

Zero absolutne początek odczyt temperatury bezwzględnej. Odpowiada -273, 16 ° C. Obecnie w laboratoriach fizycznych udało się uzyskać temperaturę przekraczającą zera absolutnego tylko o kilka milionowych stopnia, ale nie jest to możliwe zgodnie z prawami termodynamiki. W przypadku zera absolutnego układ byłby w stanie o najniższej możliwej energii (w tym stanie atomy i cząsteczki wykonywałyby wibracje „zerowe”) i miałby zerową entropię (zero nieporządny). Objętość gazu doskonałego w punkcie zera absolutnego musi być równa zeru, a aby określić ten punkt, należy zmierzyć objętość rzeczywistego helu w punkcie zgodny obniżenie temperatury do jego skroplenia pod niskim ciśnieniem (-268,9 ° C) i ekstrapolacja do temperatury, w której objętość gazu przy braku skraplania spadłaby do zera. Temperatura absolutna termodynamiczny skala jest mierzona w kelwinach, co jest oznaczone symbolem K. Absolutny termodynamiczny skala i skala Celsjusza są po prostu przesunięte względem siebie i są powiązane stosunkiem K \u003d ° C + 273,16 °.

Historia

Słowo „temperatura” powstało w czasach, gdy ludzie wierzyli, że bardziej ogrzane ciała zawierają większą ilość specjalnej substancji - kwasu kalorowego niż te mniej ogrzane. Dlatego temperaturę postrzegano jako siłę mieszaniny materii ciała i kalorii. Z tego powodu jednostki do pomiaru mocy napojów alkoholowych i temperatury nazywane są tymi samymi - stopniami.

Z faktu, że temperatura jest energią kinetyczną cząsteczek, jasno wynika, że \u200b\u200bnajbardziej naturalne jest mierzenie jej w jednostkach energii (tj. W układzie SI w dżulach). Jednak pomiar temperatury rozpoczął się na długo przed powstaniem teorii kinetyki molekularnej, dlatego praktyczne skale mierzą temperaturę w dowolnych jednostkach - stopniach.

Skala Kelvina

W termodynamice stosuje się skalę Kelvina, w której temperaturę mierzy się od zera absolutnego (stan odpowiadający minimalnej teoretycznie możliwej energii wewnętrznej ciała), a jeden kelwin jest równy 1 / 273,16 odległości od zera absolutnego do punktu potrójnego wody (stan, w którym lód, woda i woda para jest w równowadze). Stała Boltzmanna służy do zamiany kelwinów na jednostki energii. Używane są również jednostki pochodne: kilokelwin, megakelwin, milikelwin itp.

Celsjusz

W życiu codziennym stosuje się skalę Celsjusza, w której temperatura zamarzania wody wynosi 0, a temperatura wrzenia wody pod ciśnieniem atmosferycznym wynosi 100 °. Ponieważ punkty zamarzania i wrzenia wody nie są dobrze zdefiniowane, obecnie skala Celsjusza jest określana za pomocą skali Kelvina: Celsjusz jest równy Kelvinowi, zero absolutne przyjmuje się jako -273,15 ° C. Skala Celsjusza jest praktycznie bardzo wygodna, ponieważ woda jest bardzo powszechna na naszej planecie i na niej opiera się nasze życie. Zero Celsjusza to szczególny punkt meteorologii, ponieważ zamarznięcie wody atmosferycznej znacząco zmienia wszystko.

Fahrenheit

W Anglii, a zwłaszcza w Stanach Zjednoczonych, stosuje się skalę Fahrenheita. W tej skali przedział od temperatury najzimniejszej zimy w mieście, w którym mieszkał Fahrenheit, do temperatury ciała ludzkiego dzieli się przez 100 stopni. Zero stopni Celsjusza to 32 stopnie Fahrenheita, a Fahrenheit to 5/9 stopni Celsjusza.

Obecna definicja skali Fahrenheita jest taka, że \u200b\u200bjest to skala temperatury 1 stopnia (1 ° F) równa 1/180 różnicy między temperaturami wrzenia wody i lodu topniejącego pod ciśnieniem atmosferycznym, a temperatura topnienia lodu wynosi +32 ° F. Temperatura Fahrenheita jest związana z temperaturą Celsjusza (t ° C) przy t ° C \u003d 5/9 (t ° F - 32), 1 ° F \u003d 5/9 ° C. Zaproponowany przez G. Fahrenheita w 1724 r.

Skala Reaumura

Zaproponowany w 1730 roku przez R.A. Reaumura, który opisał wynaleziony przez siebie termometr alkoholowy.

Jednostka - stopień Reaumur (° R), 1 ° R jest równy 1/80 przedziału temperatur między punktami odniesienia - temperatura topnienia lodu (0 ° R) i wrzącej wody (80 ° R)

1 ° R \u003d 1,25 ° C.

Obecnie waga wypadła z użytku, najdłużej zachowała się we Francji, w ojczyźnie autora.

Porównanie skal temperatur

Opis kelwin Celsjusz Fahrenheit Niuton Reaumur
Zero absolutne −273.15 −459.67 −90.14 −218.52
Temperatura topnienia mieszaniny Fahrenheita (równe ilości soli i lodu) 0 −5.87
Punkt zamarzania wody (warunki normalne) 0 32 0
Średnia temperatura ciała człowieka¹ 36.8 98.2 12.21
Temperatura wrzenia wody (warunki normalne) 100 212 33
Temperatura powierzchni słońca 5800 5526 9980 1823

Normalna temperatura ludzkiego ciała wynosi 36,6 ° C ± 0,7 ° C lub 98,2 ° F ± 1,3 ° F. Powszechnie podawana wartość 98,6 ° F jest dokładną przeliczeniem na stopnie Fahrenheita 37 ° C w XIX-wiecznych Niemczech. Ponieważ zgodnie z nowoczesnymi koncepcjami wartość ta nie mieści się w normalnym zakresie temperatur, możemy powiedzieć, że zawiera nadmierną (nieprawidłową) dokładność. Niektóre wartości w tej tabeli zostały zaokrąglone.

Porównanie skal Fahrenheita i Celsjusza

( o F. - Skala Fahrenheita, o C - skala Celsjusza)

ofa odo ofa odo ofa odo ofa odo
-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

Aby przeliczyć stopnie Celsjusza na kelwin, należy użyć wzoru T \u003d t + T 0 gdzie T to temperatura w kelwinach, t to temperatura w stopniach Celsjusza, T 0 \u003d 273,15 kelwinów. Wielkość stopnia Celsjusza jest równa kelwinowi.

Każde ciało fizyczne, w tym wszystkie obiekty we Wszechświecie, ma minimalny wskaźnik temperatury lub jego granicę. Za punkt odniesienia na dowolnej skali temperatury uważa się wartość temperatur zera bezwzględnego. Ale to tylko w teorii. Chaotyczny ruch atomów i cząsteczek, które w tym czasie oddają swoją energię, nie został jeszcze w praktyce zatrzymany.

Jest to główny powód, dla którego nie można osiągnąć absolutnych temperatur zerowych. Nadal toczą się dyskusje na temat konsekwencji tego procesu. Z punktu widzenia termodynamiki granica ta jest nieosiągalna, ponieważ ruch termiczny atomów i cząsteczek ustaje całkowicie i powstaje sieć krystaliczna.

Przedstawiciele fizyka kwantowa zapewnić obecność minimalnych wahań zera w temperaturach zera bezwzględnego.

Jaka jest wartość bezwzględnych temperatur zerowych i dlaczego nie można ich osiągnąć

Na Konferencji Generalnej Miar i Miar po raz pierwszy ustanowiono wzorzec lub punkt odniesienia dla przyrządów pomiarowych, które wyznaczają wskaźniki temperatury.

Obecnie w Międzynarodowym Układzie Jednostek punktem odniesienia dla skali Celsjusza jest 0 ° C podczas zamrażania i 100 ° C podczas wrzenia, wartość temperatury zera bezwzględnego wynosi -273,15 ° C.

Używając jednocześnie wartości temperatury w skali Kelvina System międzynarodowy jednostek, wrzenie wody nastąpi przy wartości odniesienia 99,975 ° C, zero absolutne równa się 0. Fahrenheit na skali odpowiada -459,67 stopni.

Ale jeśli te dane zostaną uzyskane, dlaczego w praktyce niemożliwe jest osiągnięcie absolutnych temperatur zerowych. Dla porównania możemy przyjąć znaną każdemu prędkość światła równą stałej wartości fizycznej 1079252848,8 km / h.

Jednak wartości tej nie da się osiągnąć w praktyce. Zależy to od długości fali transmisji, warunków i wymaganej absorpcji dużej ilości energii przez cząsteczki. Aby uzyskać wartość temperatur zera absolutnego, wymagany jest duży zwrot energii i brak jej źródeł, aby zapobiec jej rozpadaniu się na atomy i cząsteczki.

Ale nawet w warunkach całkowitej próżni naukowcom nie udało się uzyskać ani prędkości światła, ani absolutnych temperatur zerowych.

Dlaczego można osiągnąć temperatury w przybliżeniu zerowe, ale nie bezwzględne

Co się stanie, gdy nauka będzie w stanie zbliżyć się do skrajnie niskiej temperatury zera absolutnego, podczas gdy pozostaje to tylko w teorii termodynamiki i fizyce kwantowej. Z jakiego powodu w praktyce nie można osiągnąć absolutnych temperatur zerowych.

Wszystkie znane próby schłodzenia substancji do najniższej granicznej granicy ze względu na maksymalną stratę energii doprowadziły do \u200b\u200btego, że wartość pojemności cieplnej substancji również osiągnęła minimalną wartość. Cząsteczki po prostu nie były w stanie oddać reszty energii. W rezultacie proces chłodzenia zatrzymał się, nigdy nie osiągając zera absolutnego.

Badając zachowanie metali w warunkach zbliżonych do wartości temperatur zera absolutnego, naukowcy ustalili, że maksymalny spadek temperatury powinien spowodować utratę rezystancji.

Ale ustanie ruchu atomów i cząsteczek doprowadziło jedynie do powstania sieci krystalicznej, przez którą przechodzące elektrony przekazywały część swojej energii do nieruchomych atomów. Ponowne osiągnięcie zera absolutnego nie było możliwe.

W 2003 r. Tylko pół miliardowej części 1 ° C nie wystarczyło, aby osiągnąć temperaturę zera absolutnego. Badacze "NASA" wykorzystali do eksperymentów molekułę Na, która cały czas znajdowała się w polu magnetycznym i oddawała swoją energię.

Najbliższe było osiągnięcie naukowców z Yale University, który w 2014 roku osiągnął wskaźnik 0,0025 Kelvina. Powstały związek monofluorek strontu (SrF) istniał tylko przez 2,5 sekundy. I w końcu wciąż rozpadał się na atomy.

Nauka

Do niedawna za najniższą temperaturę, jaką mogło mieć ciało fizyczne, uważano za „zero absolutne” w skali Kelvina. Odpowiada −273,15 stopni Celsjusza lub -460 stopni Fahrenheita.

Teraz fizykom z Niemiec udało się osiągnąć temperatury poniżej zera absolutnego. Takie odkrycie pomoże naukowcom zrozumieć takie zjawiska, jak ciemna energia i stworzyć nowe formy materii.

Absolutna temperatura zerowa

W połowie XIX wieku brytyjski fizyk Lord Kelvin stworzył absolutną skalę temperatur i ustalił to nic nie może być zimniejsze niż zero absolutne... Kiedy cząsteczki osiągają zero absolutne, przestają się poruszać i nie mają energii.

Temperatura obiektu jest miarą ruchu atomów. Im zimniejszy obiekt, tym wolniej poruszają się atomy. Przy zerze absolutnym lub -273,15 stopni Celsjusza atomy przestają się poruszać.

W latach pięćdziesiątych fizycy zaczęli argumentować, że cząstki nie zawsze tracą energię w punkcie zera absolutnego.

Naukowcy z Uniwersytet Ludwika Maksymiliana w Monachium i Max Planck Institute for Quantum Optics gaz powstał w Garching, który stał się zimniejsze od zera absolutnego o kilka nanokelwinów.

Ochłodzili około 100 000 atomów do dodatniej temperatury kilku nanokelwinów (nanokelwin to jedna miliardowa kelwina) i wykorzystali sieć wiązek laserowych i pól magnetycznych do kontrolowania zachowania atomów i doprowadzania ich do nowej granicy temperatury.

Najwyższa temperatura

Jeśli najniższą możliwą temperaturę uważa się za zero absolutne, to jaką temperaturę można uznać za jej przeciwieństwo - najwyższą temperaturę? Zgodnie z modelami kosmologicznymi najwyższą możliwą temperaturą jest temperatura Plancka, która odpowiada 1,416785 (71) x 1032 kelwinów (141 nonillion 679 oktylionów stopni).

Nasz Wszechświat przeszedł już przez temperaturę Plancka. Stało się to 10 ^ -42 sekundy po Wielkim Wybuchu, kiedy narodził się wszechświat.

Najzimniejsza temperatura na Ziemi

Najniższą temperaturę na Ziemi odnotowano 21 lipca 1983 r. Na stacji Wostok na Antarktydzie i tak było -89,2 stopni Celsjusza.

Stacja Wostok to najzimniejsze stałe zamieszkane miejsce na Ziemi. Został założony przez Rosję w 1957 roku i znajduje się 3488 metrów nad poziomem morza.

Najwyższa temperatura na Ziemi

Najwyższą temperaturę na Ziemi odnotowano 10 lipca 1913 roku w Dolinie Śmierci w Kalifornii i tak było 56,7 stopni Celsjusza.

Poprzedni rekord najwyższej temperatury na świecie w mieście Al-Aziziyah w Libii, wynoszący 57,7 stopnia Celsjusza, został obalony Światowa Organizacja Meteorologiczna z powodu niewiarygodnych danych.

ZERO ABSOLUTNE

ZERO ABSOLUTNE, temperatura, w której wszystkie elementy systemu mają najmniej energii, na jaką pozwalają prawa MECHANIKI KWANTOWEJ; zero na skali temperatury Kelvina lub -273,15 ° C (-459,67 ° Fahrenheita). W tej temperaturze entropia układu - ilość energii odpowiednia do wykonania użytecznej pracy - również jest równa zeru, chociaż całkowita ilość energii w systemie może być różna od zera.


Naukowo-techniczny słownik encyklopedyczny.

Zobacz, co „ABSOLUTE ZERO” znajduje się w innych słownikach:

    Temperatury to minimalna granica temperatury, jaką może mieć ciało fizyczne. Absolutne zero jest źródłem bezwzględnej skali temperatury, takiej jak skala Kelvina. W skali Celsjusza zero absolutne odpowiada temperaturze -273 ... Wikipedia

    ABSOLUTNA ZEROWA TEMPERATURA - pochodzenie termodynamicznej skali temperatury; znajduje się w 273,16 K (kelwinów) poniżej (patrz) wody, tj. jest równa 273,16 ° C (Celsjusza). Zero absolutne to ekstremalnie niska temperatura, z natury praktycznie nieosiągalna ... Wielka encyklopedia politechniczna

    Jest to minimalna granica temperatury, jaką może mieć ciało fizyczne. Absolutne zero jest źródłem bezwzględnej skali temperatury, takiej jak skala Kelvina. W skali Celsjusza zero absolutne odpowiada temperaturze -273,15 ° C ... ... Wikipedia

    Absolutna temperatura zerowa to minimalna granica temperatury, jaką może mieć ciało fizyczne. Absolutne zero jest źródłem bezwzględnej skali temperatury, takiej jak skala Kelvina. W skali Celsjusza zero absolutne odpowiada ... ... Wikipedii

    Rozpowszechnianie się. Nebr. Nieistotna, nieistotna osoba. FSRYa, 288; BTS, 24; ЗС 1996, 33 ...

    zero - zero absolutne … Słownik rosyjskich idiomów

    Zero i zero n., M., Uptr. por. często Morfologia: (nie) co? zero i zero, dlaczego? zero i zero, (zobacz) co? zero i zero co? zero i zero, o czym? około zero, zero; pl. co? zera i zera, (nie) co? zera i zera, dlaczego? zera i zera, (widzę) ... ... Słownik wyjaśniający Dmitriewa

    Bezwzględne zero (zero). Rozpowszechnianie się. Nebr. Nieistotna, nieistotna osoba. FSRYa, 288; BTS, 24; ZS 1996, 33 V zero. 1. Zharg. molo Czółenko. żelazo. Silne pijaństwo. Yuganov, 471; Vakhitov 2003, 22. 2. Zharg. muzy. Dokładnie, w pełnej zgodności z ... ... Duży słownik rosyjskich powiedzeń

    absolutny - absolutny absurd absolutny autorytet absolutna nieskazitelność absolutny nieporządek absolutna fikcja absolutna odporność absolutny przywódca absolutne minimum absolutne monarcha absolutna moralność absolutne zero ... ... Słownik rosyjskich idiomów

Książki

  • Absolutne zero, Absolutny Paul. Życie wszystkich stworzeń szalonego naukowca rasy Nes jest bardzo krótkie. Ale następny eksperyment ma szansę zaistnieć. Co go czeka? ...

Czy kiedykolwiek zastanawiałeś się, jak niska może być temperatura? Co to jest zero absolutne? Czy ludzkość kiedykolwiek będzie w stanie to osiągnąć i jakie możliwości otworzą się po takim odkryciu? Te i inne podobne pytania od dawna zajmują umysły wielu fizyków, a nawet tylko zaciekawionych ludzi.

Co to jest zero absolutne

Nawet jeśli od dzieciństwa nie lubiłeś fizyki, prawdopodobnie znasz pojęcie temperatury. Dzięki teorii kinetyki molekularnej wiemy teraz, że między nią a ruchami cząsteczek i atomów istnieje pewne statyczne połączenie: im wyższa temperatura ciała fizycznego, tym szybciej poruszają się jego atomy i odwrotnie. Powstaje pytanie: „Czy istnieje taka dolna granica, przy której cząstki elementarne zamarzają na miejscu?” Naukowcy uważają, że jest to teoretycznie możliwe, termometr będzie miał około -273,15 stopni Celsjusza. Ta wartość nazywana jest zerem absolutnym. Innymi słowy, jest to minimalna możliwa granica, do jakiej można schłodzić ciało fizyczne. Istnieje nawet absolutna skala temperatury (skala Kelvina), w której punktem odniesienia jest zero absolutne, a podział na jednostki skali wynosi jeden stopień. Naukowcy na całym świecie nie przestają pracować, aby osiągnąć tę wartość, ponieważ obiecuje to wspaniałe perspektywy dla ludzkości.

Dlaczego to takie ważne

Ekstremalnie niskie i ekstremalnie wysokie temperatury są ściśle związane z koncepcją nadciekłości i nadprzewodnictwa. Zanik oporu elektrycznego w nadprzewodnikach umożliwi osiągnięcie niewyobrażalnych wartości sprawności i wyeliminowanie wszelkich strat energii. Gdyby można było znaleźć sposób, który pozwoliłby na swobodne osiągnięcie wartości „zera absolutnego”, rozwiązałoby się wiele problemów ludzkości. Pociągi unoszące się nad szynami, lżejsze i mniejsze silniki, transformatory i generatory, wysoce precyzyjna magnetoencefalografia, precyzyjne zegary to tylko kilka przykładów tego, co nadprzewodnictwo może wnieść do naszego życia.

Najnowsze osiągnięcia naukowe

We wrześniu 2003 r. Naukowcom z MIT i NASA udało się schłodzić gaz sodowy do najniższego w historii poziomu. W trakcie eksperymentu do końca (zero absolutne) brakowało im zaledwie pół miliardowej stopnia. Podczas testów sód był cały czas utrzymywany w polu magnetycznym, dzięki czemu nie dotykał on ścianek pojemnika. Gdyby udało się pokonać barierę temperaturową, ruch molekularny w gazie zostałby całkowicie zatrzymany, ponieważ takie chłodzenie odebrałoby całą energię z sodu. Badacze zastosowali technikę, której autor (Wolfgang Ketterle) otrzymał w 2001 roku nagroda Nobla w fizyce. Procesy kondensacji gazów Bosego-Einsteina były kluczowym punktem przeprowadzonych testów. Tymczasem nikt jeszcze nie odwołał trzeciej zasady termodynamiki, zgodnie z którą zero absolutne jest wartością nie tylko nie do pokonania, ale i nieosiągalną. Ponadto działa zasada nieoznaczoności Heisenberga, a atomy po prostu nie mogą przestać zakorzenić się w miejscu. Tak więc na razie absolutna temperatura zerowa dla nauki pozostaje nieosiągalna, chociaż naukowcy byli w stanie zbliżyć się do niej z niewielkiej odległości.



Podobne publikacje