निरपेक्ष शून्य तापमान

वह सीमित तापमान जिस पर एक आदर्श गैस का आयतन शून्य हो जाता है, उसे इस प्रकार लिया जाता है पूर्ण शून्य तापमान।

आइए सेल्सियस पैमाने पर निरपेक्ष शून्य का मान ज्ञात करें।
इक्वेटिंग वॉल्यूम वीसूत्र (3.1) से शून्य और ध्यान में रखते हुए कि

.

इसलिए परम शून्य तापमान है

टी= -273 डिग्री सेल्सियस। 2

यह प्रकृति में सीमित, न्यूनतम तापमान है, जो कि "सबसे बड़ी या अंतिम डिग्री ठंड", जिसके अस्तित्व की भविष्यवाणी लोमोनोसोव ने की थी।

थर्मोन्यूक्लियर बमों के विस्फोट के दौरान पृथ्वी पर उच्चतम तापमान - करोड़ों डिग्री - प्राप्त किया गया था। यहां तक ​​कि उच्च तापमान भी कुछ तारों के आंतरिक क्षेत्रों की विशेषता है।

2A पूर्ण शून्य के लिए अधिक सटीक मान: -273.15°C।

केल्विन स्केल

अंग्रेजी वैज्ञानिक डब्ल्यू केल्विन ने परिचय दिया निरपेक्ष पैमानेतापमान। केल्विन पैमाने पर शून्य तापमान पूर्ण शून्य से मेल खाता है, और इस पैमाने पर तापमान की इकाई डिग्री सेल्सियस के बराबर होती है, इसलिए पूर्ण तापमान टीसेल्सियस पैमाने पर तापमान से सूत्र द्वारा संबंधित है

टी = टी + 273. (3.2)

अंजीर पर। 3.2 तुलना के लिए निरपेक्ष पैमाने और सेल्सियस पैमाने को दर्शाता है।

परम तापमान का SI मात्रक कहलाता है केल्विन(संक्षिप्त रूप में K)। इसलिए, एक डिग्री सेल्सियस एक डिग्री केल्विन के बराबर होता है:

इस प्रकार, निरपेक्ष तापमान, सूत्र (3.2) द्वारा दी गई परिभाषा के अनुसार, एक व्युत्पन्न मात्रा है जो सेल्सियस तापमान और प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित मूल्य पर निर्भर करती है।

पाठक:निरपेक्ष तापमान का भौतिक अर्थ क्या है?

हम व्यंजक (3.1) को रूप में लिखते हैं

.

यह देखते हुए कि केल्विन पैमाने पर तापमान सेल्सियस पैमाने पर तापमान के अनुपात से संबंधित है टी = टी + 273, हमें मिलता है

कहाँ पे टी 0 = 273 के, या

चूंकि यह संबंध एक मनमाना तापमान के लिए मान्य है टी, तो गे-लुसाक कानून निम्नानुसार तैयार किया जा सकता है:

पी = स्थिरांक पर गैस के दिए गए द्रव्यमान के लिए, संबंध

कार्य 3.1.तापमान पर टी 1 = 300 K गैस आयतन वी 1 = 5.0 एल। एक ही दबाव और तापमान पर गैस की मात्रा निर्धारित करें टी= 400 के.

रुकना! अपने लिए तय करें: A1, B6, C2।

कार्य 3.2.आइसोबैरिक हीटिंग के साथ, हवा की मात्रा में 1% की वृद्धि हुई। परम तापमान में कितने प्रतिशत की वृद्धि हुई?

= 0,01.

जवाब: 1 %.

परिणामी सूत्र याद रखें

रुकना! अपने लिए तय करें: A2, A3, B1, B5।

चार्ल्स का नियम

फ्रांसीसी वैज्ञानिक चार्ल्स ने प्रयोगात्मक रूप से पाया कि यदि आप किसी गैस को गर्म करते हैं ताकि उसका आयतन स्थिर रहे, तो गैस का दबाव बढ़ जाएगा। तापमान पर दबाव की निर्भरता का रूप है:

आर(टी) = पी 0 (1 + बी टी), (3.6)

कहाँ पे आर(टी) तापमान पर दबाव है टीडिग्री सेल्सियस; आर 0 - 0 डिग्री सेल्सियस पर दबाव; बी दबाव का तापमान गुणांक है, जो सभी गैसों के लिए समान है: 1/के।

पाठक:हैरानी की बात है कि दबाव बी का तापमान गुणांक वॉल्यूमेट्रिक विस्तार के तापमान गुणांक के बराबर है!

आइए हम आयतन के साथ गैस का एक निश्चित द्रव्यमान लें वी 0 तापमान पर टी 0 और दबाव आर 0. पहली बार, गैस के दबाव को स्थिर रखते हुए, हम इसे एक तापमान पर गर्म करते हैं टीएक । तब गैस का आयतन होगा वी 1 = वी 0 (1 + ए टी) और दबाव आर 0 .

दूसरी बार, गैस के आयतन को स्थिर रखते हुए, हम इसे उसी तापमान पर गर्म करते हैं टीएक । तब गैस का दबाव होगा आर 1 = आर 0 (1 + बी टी) और मात्रा वी 0 .

चूंकि दोनों ही मामलों में गैस का तापमान समान है, बॉयल-मैरियोट कानून मान्य है:

पी 0 वी 1 = पी 1 वी 0 Þ आर 0 वी 0 (1 + ए टी) = आर 0 (1 + बी टी)वी 0 Þ

1 + ए टी = 1+बी टीए = बी।

तो इसमें कोई आश्चर्य की बात नहीं है कि a = b, नहीं!

आइए हम चार्ल्स के नियम को इस रूप में फिर से लिखें

.

मान लीजिये टी = टी°С + 273 °, टी 0 \u003d 273 ° , हमें मिलता है

निरपेक्ष शून्य क्या है (अधिक बार - शून्य)? क्या यह तापमान वास्तव में ब्रह्मांड में कहीं भी मौजूद है? क्या हम वास्तविक जीवन में किसी भी चीज़ को पूर्ण शून्य तक ठंडा कर सकते हैं? यदि आप सोच रहे हैं कि क्या ठंड की लहर से आगे निकलना संभव है, तो आइए ठंडे तापमान की सबसे दूर की सीमाओं का पता लगाएं ...

निरपेक्ष शून्य क्या है (अधिक बार - शून्य)? क्या यह तापमान वास्तव में ब्रह्मांड में कहीं भी मौजूद है? क्या हम वास्तविक जीवन में किसी भी चीज़ को पूर्ण शून्य तक ठंडा कर सकते हैं? यदि आप सोच रहे हैं कि क्या ठंड की लहर से आगे निकलना संभव है, तो आइए ठंडे तापमान की सबसे दूर की सीमाओं का पता लगाएं ...

भले ही आप भौतिक विज्ञानी न हों, फिर भी आप तापमान की अवधारणा से परिचित हैं। तापमान एक सामग्री में आंतरिक यादृच्छिक ऊर्जा की मात्रा का एक उपाय है। "आंतरिक" शब्द बहुत महत्वपूर्ण है। एक स्नोबॉल फेंको, और हालांकि मुख्य आंदोलन काफी तेज होगा, स्नोबॉल काफी ठंडा रहेगा। दूसरी ओर, यदि आप एक कमरे के चारों ओर उड़ते हुए हवा के अणुओं को देखते हैं, तो एक साधारण ऑक्सीजन अणु हजारों किलोमीटर प्रति घंटे की गति से भूनता है।

जब तकनीकी विवरण की बात आती है तो हम चुप हो जाते हैं, इसलिए केवल विशेषज्ञों के लिए, हम ध्यान दें कि तापमान जितना हमने कहा था उससे थोड़ा अधिक जटिल है। तापमान की सही परिभाषा यह है कि एन्ट्रापी की प्रत्येक इकाई के लिए आपको कितनी ऊर्जा खर्च करने की आवश्यकता है (विकार, यदि आप एक बेहतर शब्द चाहते हैं)। लेकिन चलो सूक्ष्मताओं को छोड़ दें और केवल इस तथ्य पर ध्यान केंद्रित करें कि बर्फ में यादृच्छिक हवा या पानी के अणु तापमान में गिरावट के साथ धीमी और धीमी गति से चलेंगे या कंपन करेंगे।

निरपेक्ष शून्य -273.15 डिग्री सेल्सियस, -459.67 फ़ारेनहाइट और सिर्फ 0 केल्विन है। यह वह बिंदु है जहां थर्मल गति पूरी तरह से रुक जाती है।

क्या सब कुछ रुक जाता है?

इस मुद्दे के शास्त्रीय विचार में, सब कुछ पूर्ण शून्य पर रुक जाता है, लेकिन इस समय क्वांटम यांत्रिकी का भयानक थूथन कोने से बाहर निकलता है। क्वांटम यांत्रिकी की भविष्यवाणियों में से एक जिसने कुछ भौतिकविदों के खून को दाग दिया है, वह यह है कि आप कभी भी कण की सटीक स्थिति या गति को पूर्ण निश्चितता के साथ नहीं माप सकते हैं। इसे हाइजेनबर्ग अनिश्चितता सिद्धांत के रूप में जाना जाता है।

यदि आप एक सीलबंद कमरे को पूर्ण शून्य पर ठंडा कर सकते हैं, तो अजीब चीजें होंगी (उस पर एक पल में और अधिक)। हवा का दबाव लगभग शून्य हो जाएगा, और चूंकि हवा का दबाव सामान्य रूप से गुरुत्वाकर्षण का विरोध करता है, इसलिए हवा फर्श पर एक बहुत पतली परत में गिर जाएगी।

लेकिन फिर भी, यदि आप अलग-अलग अणुओं को माप सकते हैं, तो आपको कुछ जिज्ञासु मिलेगा: वे कंपन करते हैं और घूमते हैं, काफी कम - काम पर क्वांटम अनिश्चितता। आई को डॉट करने के लिए, यदि आप कार्बन डाइऑक्साइड अणुओं के घूर्णन को पूर्ण शून्य पर मापते हैं, तो आप पाएंगे कि ऑक्सीजन परमाणु कई किलोमीटर प्रति घंटे की गति से कार्बन का चक्कर लगाते हैं - आपके विचार से बहुत तेज।

बातचीत ठप हो जाती है। जब हम क्वांटम दुनिया के बारे में बात करते हैं, तो गति अपना अर्थ खो देती है। इन पैमानों पर, सब कुछ अनिश्चितता से परिभाषित होता है, इसलिए ऐसा नहीं है कि कण स्थिर हैं, आप उन्हें कभी भी माप नहीं सकते जैसे कि वे स्थिर थे।

आप कितना नीचे गिर सकते हैं?

निरपेक्ष शून्य की खोज अनिवार्य रूप से प्रकाश की गति की खोज के समान ही समस्याओं को पूरा करती है। प्रकाश की गति तक पहुँचने में अनंत मात्रा में ऊर्जा लगती है, और परम शून्य तक पहुँचने के लिए अनंत मात्रा में ऊष्मा निकालने की आवश्यकता होती है। ये दोनों प्रक्रियाएं असंभव हैं, यदि कुछ भी हो।

इस तथ्य के बावजूद कि हमने अभी तक पूर्ण शून्य की वास्तविक स्थिति हासिल नहीं की है, हम इसके बहुत करीब हैं (हालांकि इस मामले में "बहुत" एक बहुत ही ढीली अवधारणा है; बच्चों की गिनती कविता की तरह: दो, तीन, चार, चार और एक आधा, एक तार पर चार, एक धागे से चार, पांच)। पृथ्वी पर अब तक का सबसे कम तापमान 1983 में अंटार्कटिका में -89.15 डिग्री सेल्सियस (184K) दर्ज किया गया था।

बेशक, यदि आप एक बच्चे की तरह शांत होना चाहते हैं, तो आपको अंतरिक्ष की गहराई में गोता लगाने की जरूरत है। पूरा ब्रह्मांड बिग बैंग से विकिरण के अवशेषों से भर गया है, अंतरिक्ष के सबसे खाली क्षेत्रों में - 2.73 डिग्री केल्विन, जो तरल हीलियम के तापमान से थोड़ा ठंडा है, जिसे हम एक सदी पहले पृथ्वी पर प्राप्त करने में सक्षम थे।

लेकिन कम तापमान वाले भौतिक विज्ञानी प्रौद्योगिकी को एक नए स्तर पर ले जाने के लिए फ्रीज किरणों का उपयोग कर रहे हैं। आपको आश्चर्य हो सकता है कि फ्रीज बीम लेजर का रूप ले लेते हैं। पर कैसे? लेजर जलना चाहिए।

यह सही है, लेकिन लेज़रों की एक विशेषता है - एक अल्टीमेटम भी कह सकता है: सभी प्रकाश एक ही आवृत्ति पर उत्सर्जित होते हैं। साधारण तटस्थ परमाणु प्रकाश के साथ तब तक परस्पर क्रिया नहीं करते जब तक कि आवृत्ति को सूक्ष्मता से ट्यून नहीं किया जाता है। यदि परमाणु प्रकाश स्रोत की ओर उड़ता है, तो प्रकाश डॉप्लर शिफ्ट प्राप्त करता है और उच्च आवृत्ति पर जाता है। एक परमाणु जितना हो सकता है उससे कम फोटॉन ऊर्जा अवशोषित करता है। इसलिए यदि आप लेज़र को नीचे सेट करते हैं, तो तेज़ गति वाले परमाणु प्रकाश को अवशोषित करेंगे, और एक यादृच्छिक दिशा में एक फोटॉन उत्सर्जित करने से औसतन थोड़ी ऊर्जा कम होगी। यदि आप इस प्रक्रिया को दोहराते हैं, तो आप गैस को एक नैनो केल्विन से भी कम तक ठंडा कर सकते हैं, जो एक डिग्री का अरबवां हिस्सा है।

सब कुछ अधिक चरम हो जाता है। सबसे ठंडे तापमान का विश्व रिकॉर्ड परम शून्य से ऊपर एक अरब डिग्री के दसवें हिस्से से भी कम है। चुंबकीय क्षेत्र में इस जाल परमाणुओं को प्राप्त करने वाले उपकरण। "तापमान" स्वयं परमाणुओं पर नहीं, बल्कि परमाणु नाभिक के घूमने पर निर्भर करता है।

अब न्याय बहाल करने के लिए हमें थोड़ा सपना देखने की जरूरत है। जब हम आमतौर पर एक डिग्री के एक अरबवें हिस्से तक जमी हुई किसी चीज की कल्पना करते हैं, तो आपको निश्चित रूप से हवा के अणुओं की भी एक तस्वीर जम जाती है। कोई एक विनाशकारी सर्वनाश उपकरण की कल्पना भी कर सकता है जो परमाणुओं के स्पिन को जमा देता है।

अंततः, यदि आप वास्तव में कम तापमान का अनुभव करना चाहते हैं, तो आपको केवल प्रतीक्षा करनी होगी। लगभग 17 अरब वर्षों के बाद, ब्रह्मांड में विकिरण की पृष्ठभूमि 1K तक ठंडी हो जाएगी। 95 अरब वर्षों में तापमान लगभग 0.01K होगा। 400 अरब वर्षों में, गहरा अंतरिक्ष पृथ्वी पर सबसे ठंडा प्रयोग जितना ठंडा होगा, और उसके बाद भी ठंडा होगा।

यदि आप सोच रहे हैं कि ब्रह्मांड इतनी जल्दी क्यों ठंडा हो रहा है, तो हमारे पुराने दोस्तों को धन्यवाद कहें: एन्ट्रापी और डार्क एनर्जी। ब्रह्मांड एक त्वरित मोड में है, घातीय वृद्धि की अवधि में प्रवेश कर रहा है जो हमेशा के लिए जारी रहेगा। चीजें बहुत जल्दी जम जाएंगी।

हमारा व्यवसाय क्या है?

बेशक, यह सब अद्भुत है, और रिकॉर्ड तोड़ना भी अच्छा है। लेकिन क्या बात है? खैर, तापमान के तराई क्षेत्रों को समझने के कई अच्छे कारण हैं, न कि केवल एक विजेता के रूप में।

उदाहरण के लिए, राष्ट्रीय मानक और प्रौद्योगिकी संस्थान के अच्छे लोग, केवल ठंडी घड़ियाँ बनाना चाहेंगे। समय मानक सीज़ियम परमाणु की आवृत्ति जैसी चीज़ों पर आधारित होते हैं। यदि सीज़ियम परमाणु बहुत अधिक हिलता है, तो माप में अनिश्चितता होती है, जो अंततः घड़ी में खराबी का कारण बनेगी।

लेकिन इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि विशेष रूप से वैज्ञानिक दृष्टिकोण से, सामग्री बेहद कम तापमान पर पागलपनपूर्ण व्यवहार करती है। उदाहरण के लिए, जिस तरह एक लेज़र फोटॉन से बना होता है जो एक दूसरे के साथ - समान आवृत्ति और चरण में - एक ही आवृत्ति और चरण में - उसी तरह से बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट के रूप में जानी जाने वाली सामग्री को बनाया जा सकता है। इसमें सभी परमाणु एक ही अवस्था में होते हैं। या एक मिश्रण की कल्पना करें जिसमें प्रत्येक परमाणु अपना व्यक्तित्व खो देता है और संपूर्ण द्रव्यमान एक अशक्त सुपर-परमाणु के रूप में प्रतिक्रिया करता है।

बहुत कम तापमान पर, कई सामग्रियां सुपरफ्लुइड बन जाती हैं, जिसका अर्थ है कि वे पूरी तरह से चिपचिपी हो सकती हैं, अल्ट्राथिन परतों में ढेर हो सकती हैं, और यहां तक ​​कि न्यूनतम ऊर्जा प्राप्त करने के लिए गुरुत्वाकर्षण की अवहेलना भी कर सकती हैं। साथ ही कम तापमान पर, कई सामग्रियां अतिचालक हो जाती हैं, जिसका अर्थ है कि उनके पास कोई विद्युत प्रतिरोध नहीं है।

सुपरकंडक्टर्स बाहरी चुंबकीय क्षेत्रों का जवाब इस तरह से देने में सक्षम हैं कि वे धातु के अंदर पूरी तरह से रद्द कर दें। नतीजतन, आप ठंडे तापमान और चुंबक को जोड़ सकते हैं और उत्तोलन जैसा कुछ प्राप्त कर सकते हैं।

एक निरपेक्ष शून्य क्यों है लेकिन कोई निरपेक्ष अधिकतम नहीं है?

आइए दूसरे चरम को देखें। यदि तापमान केवल ऊर्जा का एक माप है, तो आप कल्पना कर सकते हैं कि परमाणु प्रकाश की गति के करीब और करीब आ रहे हैं। यह अनिश्चित काल तक नहीं चल सकता, है ना?

एक संक्षिप्त उत्तर है: हम नहीं जानते। यह पूरी तरह से संभव है कि अनंत तापमान जैसी कोई चीज हो, लेकिन अगर कोई पूर्ण सीमा है, तो प्रारंभिक ब्रह्मांड कुछ बहुत ही रोचक सुराग प्रदान करता है कि यह क्या है। उच्चतम तापमान जो कभी अस्तित्व में रहा है (कम से कम हमारे ब्रह्मांड में) शायद तथाकथित "प्लैंक समय" में हुआ था।

यह बिग बैंग के बाद 10^-43 सेकंड लंबा एक क्षण था, जब गुरुत्वाकर्षण क्वांटम यांत्रिकी से अलग हो गया और भौतिकी ठीक वैसा ही हो गया जैसा अब है। उस समय का तापमान लगभग 10^32 K था। यह हमारे सूर्य के अंदर की तुलना में सेप्टिलियन गुना अधिक गर्म है।

फिर से, हमें बिल्कुल भी यकीन नहीं है कि यह अब तक का सबसे गर्म तापमान है। क्योंकि हमारे पास प्लैंक के समय में ब्रह्मांड का एक बड़ा मॉडल भी नहीं है, हमें यह भी यकीन नहीं है कि ब्रह्मांड उस अवस्था में उबल रहा था। किसी भी मामले में, हम परम गर्मी की तुलना में परम शून्य के कई गुना करीब हैं।

निरपेक्ष तापमान शून्य शून्य से नीचे 273.15 डिग्री सेल्सियस, शून्य फ़ारेनहाइट से नीचे 459.67 से मेल खाता है। केल्विन तापमान पैमाने के लिए, यह तापमान ही शून्य चिह्न है।

परम शून्य तापमान का सार

निरपेक्ष शून्य की अवधारणा तापमान के बहुत सार से आती है। कोई भी शरीर जो बाहरी वातावरण को त्याग देता है। इस मामले में, शरीर का तापमान कम हो जाता है, अर्थात। कम ऊर्जा बची है। सैद्धांतिक रूप से, यह प्रक्रिया तब तक जारी रह सकती है जब तक कि ऊर्जा की मात्रा इतनी कम न हो जाए कि शरीर अब इसे दूर नहीं कर सकता।
इस तरह के विचार का एक दूर का अग्रदूत एमवी लोमोनोसोव में पहले से ही पाया जा सकता है। महान रूसी वैज्ञानिक ने "रोटरी" गति द्वारा ऊष्मा की व्याख्या की। इसलिए, शीतलन की सीमित डिग्री इस तरह के आंदोलन का पूर्ण विराम है।

आधुनिक अवधारणाओं के अनुसार, परम शून्य तापमान वह होता है जिस पर अणुओं का ऊर्जा स्तर न्यूनतम संभव होता है। कम ऊर्जा के साथ, अर्थात्। कम तापमान पर, कोई भौतिक शरीर मौजूद नहीं हो सकता।

सिद्धांत और अभ्यास

निरपेक्ष शून्य तापमान एक सैद्धांतिक अवधारणा है, इसे व्यावहारिक रूप से प्राप्त करना असंभव है, सिद्धांत रूप में, यहां तक ​​​​कि सबसे परिष्कृत उपकरणों के साथ वैज्ञानिक प्रयोगशालाओं की स्थितियों में भी। लेकिन वैज्ञानिक मामले को बहुत कम तापमान तक ठंडा करने में कामयाब होते हैं, जो कि परम शून्य के करीब है।

ऐसे तापमान पर, पदार्थ अद्भुत गुण प्राप्त कर लेते हैं जो सामान्य परिस्थितियों में उनके पास नहीं हो सकते। पारा, जिसे "जीवित चांदी" कहा जाता है, इसकी निकट-तरल अवस्था के कारण, इस तापमान पर ठोस हो जाता है - इस हद तक कि यह नाखूनों को हथौड़े से मार सकता है। कुछ धातुएँ कांच की तरह भंगुर हो जाती हैं। रबर उतना ही कठोर हो जाता है। यदि किसी रबर की वस्तु को परम शून्य के करीब तापमान पर हथौड़े से मारा जाए, तो वह कांच की तरह टूट जाएगी।

गुणों में ऐसा परिवर्तन ऊष्मा की प्रकृति से भी जुड़ा है। भौतिक शरीर का तापमान जितना अधिक होता है, अणु उतने ही तीव्र और अराजक होते हैं। जैसे-जैसे तापमान घटता है, गति कम तीव्र होती जाती है, और संरचना अधिक व्यवस्थित हो जाती है। तो गैस तरल हो जाती है, और तरल ठोस हो जाता है। आदेश का सीमित स्तर क्रिस्टल संरचना है। अति-निम्न तापमान पर, यह उन पदार्थों द्वारा भी प्राप्त किया जाता है जो सामान्य अवस्था में अनाकार रहते हैं, उदाहरण के लिए, रबर।

धातुओं के साथ दिलचस्प घटनाएं होती हैं। क्रिस्टल जालक के परमाणु छोटे आयाम के साथ कंपन करते हैं, इलेक्ट्रॉनों का प्रकीर्णन कम हो जाता है, इसलिए विद्युत प्रतिरोध कम हो जाता है। धातु अतिचालकता प्राप्त कर लेती है, जिसका व्यावहारिक अनुप्रयोग बहुत लुभावना लगता है, हालाँकि इसे प्राप्त करना कठिन है।

स्रोत:

• लिवानोवा ए। कम तापमान, पूर्ण शून्य और क्वांटम यांत्रिकी

शरीर- यह भौतिकी में मूल अवधारणाओं में से एक है, जिसका अर्थ है पदार्थ या पदार्थ के अस्तित्व का रूप। यह एक भौतिक वस्तु है, जिसे मात्रा और द्रव्यमान की विशेषता है, कभी-कभी अन्य मापदंडों द्वारा भी। भौतिक शरीर स्पष्ट रूप से अन्य निकायों से एक सीमा से अलग होता है। कई विशेष प्रकार के भौतिक निकाय हैं, उनकी गणना को वर्गीकरण के रूप में नहीं समझा जाना चाहिए।

यांत्रिकी में, भौतिक शरीर को अक्सर भौतिक बिंदु के रूप में समझा जाता है। यह एक प्रकार का अमूर्तन है, जिसका मुख्य गुण यह है कि किसी विशिष्ट समस्या को हल करने के लिए शरीर के वास्तविक आयामों की उपेक्षा की जा सकती है। दूसरे शब्दों में, एक भौतिक बिंदु एक बहुत ही विशिष्ट निकाय है जिसमें आयाम, आकार और अन्य समान विशेषताएं हैं, लेकिन मौजूदा समस्या को हल करने के लिए वे महत्वपूर्ण नहीं हैं। उदाहरण के लिए, यदि आपको पथ के किसी निश्चित खंड पर किसी वस्तु को गिनने की आवश्यकता है, तो आप समस्या को हल करते समय उसकी लंबाई को पूरी तरह से अनदेखा कर सकते हैं। यांत्रिकी द्वारा माना जाने वाला एक अन्य प्रकार का भौतिक शरीर बिल्कुल कठोर शरीर है। इस तरह के एक शरीर के यांत्रिकी एक भौतिक बिंदु के यांत्रिकी के समान ही है, लेकिन इसके अतिरिक्त इसमें अन्य गुण भी हैं। एक बिल्कुल कठोर शरीर में बिंदु होते हैं, लेकिन न तो उनके बीच की दूरी और न ही भार के तहत बड़े पैमाने पर परिवर्तन का वितरण जिसके अधीन शरीर होता है। इसका मतलब है कि इसे विकृत नहीं किया जा सकता है। पूरी तरह से कठोर शरीर की स्थिति निर्धारित करने के लिए, इससे जुड़ी समन्वय प्रणाली को सेट करने के लिए पर्याप्त है, आमतौर पर कार्टेशियन। ज्यादातर मामलों में, द्रव्यमान का केंद्र समन्वय प्रणाली का केंद्र भी होता है। एक बिल्कुल कठोर शरीर मौजूद नहीं है, लेकिन कई समस्याओं को हल करने के लिए ऐसा अमूर्त बहुत सुविधाजनक है, हालांकि इसे सापेक्षतावादी यांत्रिकी में नहीं माना जाता है, क्योंकि आंदोलनों के साथ जिनकी गति प्रकाश की गति के बराबर होती है, यह मॉडल आंतरिक विरोधाभासों को प्रदर्शित करता है। एक पूरी तरह से कठोर शरीर के विपरीत एक विकृत शरीर है, जिसे एक दूसरे के सापेक्ष विस्थापित किया जा सकता है। भौतिकी की अन्य शाखाओं में विशेष प्रकार के भौतिक शरीर होते हैं। उदाहरण के लिए, ऊष्मप्रवैगिकी में, पूरी तरह से काले शरीर की अवधारणा पेश की जाती है। यह एक आदर्श मॉडल है, एक भौतिक शरीर जो उस पर पड़ने वाले सभी विद्युत चुम्बकीय विकिरण को अवशोषित करता है। साथ ही, यह स्वयं विद्युत चुम्बकीय विकिरण उत्पन्न कर सकता है और इसका कोई भी रंग हो सकता है। एक वस्तु का एक उदाहरण जो पूरी तरह से काले शरीर के गुणों के सबसे करीब है, वह सूर्य है। यदि हम उन पदार्थों को लेते हैं जो पृथ्वी से परे फैले हुए हैं, तो हम कालिख को याद कर सकते हैं, जो उस पर पड़ने वाले 99% को अवशोषित करती है, अवरक्त को छोड़कर, जो अवशोषित करने में बहुत खराब है।

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जब मौसम की रिपोर्ट शून्य के आसपास तापमान की भविष्यवाणी करती है, तो आपको स्केटिंग रिंक पर नहीं जाना चाहिए: बर्फ पिघल जाएगी। बर्फ के पिघलने का तापमान शून्य डिग्री सेल्सियस के रूप में लिया जाता है - सबसे सामान्य तापमान पैमाना।
हम सेल्सियस पैमाने की नकारात्मक डिग्री से अच्छी तरह वाकिफ हैं - डिग्री<ниже нуля>, ठंड की डिग्री। पृथ्वी पर सबसे कम तापमान अंटार्कटिका में दर्ज किया गया था: -88.3 डिग्री सेल्सियस। पृथ्वी के बाहर भी कम तापमान संभव है: चंद्रमा की सतह पर चंद्रमा की आधी रात को यह -160 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच सकता है।
लेकिन कहीं भी मनमाने ढंग से कम तापमान नहीं हो सकता। अत्यंत कम तापमान - पूर्ण शून्य - सेल्सियस पैमाने पर - 273.16 ° से मेल खाता है।
निरपेक्ष तापमान पैमाना, केल्विन पैमाना, परम शून्य से उत्पन्न होता है। बर्फ 273.16° केल्विन पर पिघलती है, और पानी 373.16° K पर उबलता है। इस प्रकार, डिग्री K डिग्री C के बराबर होता है। लेकिन केल्विन पैमाने पर, सभी तापमान सकारात्मक होते हैं।
0°K ठंड की सीमा क्यों है?
ऊष्मा परमाणुओं और पदार्थ के अणुओं की अराजक गति है। जब किसी पदार्थ को ठंडा किया जाता है, तो उसमें से ऊष्मीय ऊर्जा दूर हो जाती है, और इस मामले में, कणों की यादृच्छिक गति कमजोर हो जाती है। अंत में, मजबूत शीतलन के साथ, थर्मल<пляска>कण लगभग पूरी तरह से बंद हो जाते हैं। परमाणु और अणु एक तापमान पर पूरी तरह से जम जाते हैं, जिसे परम शून्य के रूप में लिया जाता है। क्वांटम यांत्रिकी के सिद्धांतों के अनुसार, पूर्ण शून्य पर, यह कणों की तापीय गति है जो रुक जाएगी, लेकिन कण स्वयं स्थिर नहीं होंगे, क्योंकि वे पूरी तरह से आराम नहीं कर सकते। इस प्रकार, पूर्ण शून्य पर, कणों को अभी भी किसी प्रकार की गति बनाए रखनी चाहिए, जिसे शून्य कहा जाता है।

हालांकि, किसी पदार्थ को पूर्ण शून्य से नीचे के तापमान पर ठंडा करना एक अर्थहीन विचार है, जैसे कि, इरादा<идти медленнее, чем стоять на месте>.

इसके अलावा, सटीक निरपेक्ष शून्य तक पहुंचना भी लगभग असंभव है। आप केवल उसके करीब आ सकते हैं। क्योंकि इसकी पूरी तापीय ऊर्जा किसी भी तरह से किसी पदार्थ से नहीं ली जा सकती है। कुछ ऊष्मीय ऊर्जा गहनतम शीतलन के दौरान बनी रहती है।
वे अति-निम्न तापमान तक कैसे पहुँचते हैं?
किसी पदार्थ को ठंडा करना उसे गर्म करने की तुलना में अधिक कठिन होता है। यह कम से कम स्टोव और रेफ्रिजरेटर के डिजाइन की तुलना से देखा जा सकता है।
अधिकांश घरेलू और औद्योगिक रेफ्रिजरेटर में, एक विशेष तरल - फ़्रीऑन के वाष्पीकरण के कारण गर्मी को हटा दिया जाता है, जो धातु ट्यूबों के माध्यम से फैलता है। रहस्य यह है कि फ्रीन पर्याप्त रूप से कम तापमान पर ही तरल अवस्था में रह सकता है। प्रशीतन कक्ष में, कक्ष की गर्मी के कारण, यह गर्म हो जाता है और भाप में बदल जाता है। लेकिन भाप को कंप्रेसर द्वारा संपीड़ित किया जाता है, तरलीकृत किया जाता है और बाष्पीकरणकर्ता में प्रवेश करता है, जिससे वाष्पित होने वाले फ्रीन के नुकसान की भरपाई होती है। कंप्रेसर को चलाने के लिए ऊर्जा का उपयोग किया जाता है।
डीप-कूलिंग उपकरणों में, ठंड का वाहक एक सुपरकोल्ड तरल - तरल हीलियम होता है। रंगहीन, हल्का (पानी से 8 गुना हल्का), यह वायुमंडलीय दबाव में 4.2°K और निर्वात में 0.7°K पर उबलता है। हीलियम के प्रकाश समस्थानिक द्वारा और भी कम तापमान दिया जाता है: 0.3 ° K।
स्थायी हीलियम रेफ्रिजरेटर की व्यवस्था करना काफी कठिन है। अनुसंधान केवल तरल हीलियम स्नान में किया जाता है। और इस गैस को द्रवीभूत करने के लिए भौतिक विज्ञानी विभिन्न तकनीकों का उपयोग करते हैं। उदाहरण के लिए, पूर्व-ठंडा और संपीड़ित हीलियम को एक पतले छेद के माध्यम से निर्वात कक्ष में छोड़ कर विस्तारित किया जाता है। उसी समय, तापमान अभी भी कम हो जाता है और गैस का कुछ हिस्सा तरल में बदल जाता है। यह न केवल ठंडी गैस का विस्तार करने के लिए, बल्कि इसे काम करने के लिए - पिस्टन को स्थानांतरित करने के लिए भी अधिक कुशल है।
परिणामी तरल हीलियम को विशेष थर्मोसेस - देवर जहाजों में संग्रहीत किया जाता है। इस सबसे ठंडे तरल (केवल एक जो पूर्ण शून्य पर जमता नहीं है) की लागत काफी अधिक है। फिर भी, न केवल विज्ञान में, बल्कि विभिन्न तकनीकी उपकरणों में भी तरल हीलियम का अधिक से अधिक व्यापक रूप से उपयोग किया जा रहा है।
सबसे कम तापमान अलग तरीके से हासिल किया गया। यह पता चला है कि कुछ लवणों के अणु, जैसे पोटेशियम क्रोमियम फिटकरी, बल की चुंबकीय रेखाओं के साथ घूम सकते हैं। इस नमक को पहले तरल हीलियम से 1°K तक ठंडा किया जाता है और एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है। इस मामले में, अणु बल की रेखाओं के साथ घूमते हैं, और जारी गर्मी तरल हीलियम द्वारा दूर ले जाती है। फिर चुंबकीय क्षेत्र तेजी से हटा दिया जाता है, अणु फिर से अलग-अलग दिशाओं में बदल जाते हैं, और खर्च हो जाते हैं

यह कार्य नमक को और अधिक ठंडा करता है। इस प्रकार, 0.001°K का तापमान प्राप्त किया गया था। सिद्धांत रूप में इसी तरह की विधि से, अन्य पदार्थों का उपयोग करके, कोई भी कम तापमान प्राप्त कर सकता है।
पृथ्वी पर अब तक प्राप्त न्यूनतम तापमान 0.00001°K है।

अति तरल

तरल हीलियम स्नान में अति-निम्न तापमान पर जमे हुए पदार्थ काफ़ी बदल जाते हैं। रबर भंगुर हो जाता है, सीसा स्टील के रूप में कठोर हो जाता है और लचीला हो जाता है, कई मिश्र धातु ताकत बढ़ाते हैं।

तरल हीलियम अपने आप में एक अजीबोगरीब व्यवहार करता है। 2.2 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान पर, यह सामान्य तरल पदार्थों के लिए अभूतपूर्व संपत्ति प्राप्त करता है - सुपरफ्लुइडिटी: इसमें से कुछ पूरी तरह से चिपचिपाहट खो देता है और बिना किसी घर्षण के सबसे संकीर्ण स्लॉट के माध्यम से बहता है।
इस घटना की खोज 1937 में सोवियत भौतिक विज्ञानी शिक्षाविद पी. जी.आई. ने की थी। कपित्सा, तब शिक्षाविद जी द्वारा समझाया गया था। डी लैंडौ।
यह पता चला है कि अल्ट्रालो तापमान पर, पदार्थ के व्यवहार के क्वांटम नियम विशेष रूप से प्रभावित होने लगते हैं। जैसा कि इन नियमों में से एक की आवश्यकता है, ऊर्जा को शरीर से शरीर में केवल निश्चित भागों-क्वांटा में स्थानांतरित किया जा सकता है। तरल हीलियम में इतने कम ऊष्मा क्वांटा होते हैं कि उनमें से सभी परमाणुओं के लिए पर्याप्त नहीं होते हैं। तरल का हिस्सा, ऊष्मा क्वांटा से रहित, परम शून्य तापमान पर रहता है, इसके परमाणु यादृच्छिक तापीय गति में बिल्कुल भी भाग नहीं लेते हैं और किसी भी तरह से पोत की दीवारों के साथ बातचीत नहीं करते हैं। इस भाग (इसे हीलियम-एच कहा जाता था) में अत्यधिक तरलता होती है। घटते तापमान के साथ, हीलियम-II अधिक से अधिक हो जाता है, और पूर्ण शून्य पर, सभी हीलियम हीलियम-एच में बदल जाते हैं।
सुपरफ्लुइडिटी का अब बहुत विस्तार से अध्ययन किया गया है और यहां तक ​​​​कि एक उपयोगी व्यावहारिक अनुप्रयोग भी मिला है: इसकी मदद से हीलियम आइसोटोप को अलग करना संभव है।

अतिचालकता

निरपेक्ष शून्य के करीब, कुछ सामग्रियों के विद्युत गुणों में अत्यंत उत्सुक परिवर्तन होते हैं।
1911 में, डच भौतिक विज्ञानी कामेरलिंग-ओन्स ने एक अप्रत्याशित खोज की: यह पता चला कि 4.12 ° K के तापमान पर, पारा में विद्युत प्रतिरोध पूरी तरह से गायब हो जाता है। बुध अतिचालक बन जाता है। सुपरकंडक्टिंग रिंग में प्रेरित विद्युत प्रवाह क्षय नहीं होता है और लगभग हमेशा के लिए प्रवाहित हो सकता है।
इस तरह की अंगूठी के ऊपर, एक सुपरकंडक्टिंग बॉल हवा में तैरेगी और गिरेगी नहीं, जैसे कि एक परी कथा से।<гроб Магомета>, क्योंकि इसके भारीपन की भरपाई रिंग और गेंद के बीच चुंबकीय प्रतिकर्षण द्वारा की जाती है। आखिरकार, रिंग में अप्रकाशित धारा एक चुंबकीय क्षेत्र बनाएगी, और यह बदले में, गेंद में एक विद्युत प्रवाह को प्रेरित करेगी और इसके साथ-साथ एक विपरीत रूप से निर्देशित चुंबकीय क्षेत्र भी।
पारा के अलावा, टिन, सीसा, जस्ता और एल्यूमीनियम में अतिचालकता निरपेक्ष शून्य के करीब होती है। यह गुण 23 तत्वों और सौ से अधिक विभिन्न मिश्र धातुओं और अन्य रासायनिक यौगिकों में पाया गया है।
तापमान जिस पर अतिचालकता प्रकट होती है (महत्वपूर्ण तापमान) 0.35°K (हैफ़नियम) से 18°K (नाइओबियम-टिन मिश्र धातु) तक काफी विस्तृत रेंज में होते हैं।
सुपरकंडक्टिविटी की घटना, साथ ही सुपर-
तरलता, विस्तार से अध्ययन किया। सामग्री की आंतरिक संरचना और बाहरी चुंबकीय क्षेत्र पर महत्वपूर्ण तापमान की निर्भरता पाई जाती है। अतिचालकता का एक गहरा सिद्धांत विकसित किया गया था (सोवियत वैज्ञानिक शिक्षाविद एन.एन. बोगोलीबॉव द्वारा एक महत्वपूर्ण योगदान दिया गया था)।
इस विरोधाभासी घटना का सार फिर से विशुद्ध रूप से क्वांटम है। अल्ट्रालो तापमान पर, इलेक्ट्रॉनों में

सुपरकंडक्टर जोड़ीदार जुड़े कणों की एक प्रणाली बनाते हैं जो क्रिस्टल जाली को ऊर्जा नहीं दे सकते हैं, इसे गर्म करने के लिए ऊर्जा क्वांटा खर्च करते हैं। इलेक्ट्रानों के युग्म इस प्रकार गति करते हैं<танцуя>, के बीच<прутьями решетки>- आयनों और बिना टकराव और ऊर्जा हस्तांतरण के उन्हें बायपास करें।
तकनीक में सुपरकंडक्टिविटी का तेजी से इस्तेमाल हो रहा है।
उदाहरण के लिए, सुपरकंडक्टिंग सोलनॉइड व्यवहार में आ रहे हैं - तरल हीलियम में डूबे सुपरकंडक्टर कॉइल। एक बार प्रेरित धारा और, परिणामस्वरूप, चुंबकीय क्षेत्र को मनमाने ढंग से लंबे समय तक उनमें संग्रहीत किया जा सकता है। यह एक विशाल मूल्य तक पहुँच सकता है - 100,000 से अधिक ओर्स्टेड। भविष्य में, शक्तिशाली औद्योगिक सुपरकंडक्टिंग डिवाइस निस्संदेह दिखाई देंगे - इलेक्ट्रिक मोटर, इलेक्ट्रोमैग्नेट इत्यादि।
रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स में, सुपरसेंसिटिव एम्पलीफायरों और विद्युत चुम्बकीय तरंगों के जनरेटर एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाने लगते हैं, जो विशेष रूप से तरल हीलियम के साथ स्नान में अच्छी तरह से काम करते हैं - वहां आंतरिक<шумы>उपकरण। इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटिंग तकनीक में, कम-शक्ति वाले सुपरकंडक्टिंग स्विच - क्रायोट्रॉन के लिए एक उज्ज्वल भविष्य का वादा किया जाता है (देखें कला।<Пути электроники>).
यह कल्पना करना मुश्किल नहीं है कि ऐसे उपकरणों के संचालन को उच्च, अधिक सुलभ तापमान तक आगे बढ़ाना कितना लुभावना होगा। हाल ही में पॉलीमर फिल्म सुपरकंडक्टर्स बनाने की उम्मीद खुल गई है। ऐसी सामग्रियों में विद्युत चालकता की अजीबोगरीब प्रकृति कमरे के तापमान पर भी अतिचालकता बनाए रखने का एक शानदार अवसर प्रदान करती है। इस आशा को साकार करने के लिए वैज्ञानिक लगातार तरीके खोज रहे हैं।

तारों की गहराई में

और अब आइए दुनिया की सबसे गर्म चीज के दायरे को देखें - सितारों की आंत में। जहां तापमान लाखों डिग्री तक पहुंच जाता है।
तारों में अराजक तापीय गति इतनी तीव्र होती है कि पूरे परमाणु वहां मौजूद नहीं हो सकते: वे अनगिनत टकरावों में नष्ट हो जाते हैं।
इसलिए, इतना अधिक गरम किया गया पदार्थ न तो ठोस, तरल या गैसीय हो सकता है। यह प्लाज्मा की अवस्था में होता है, अर्थात विद्युत आवेशित का मिश्रण<осколков>परमाणु - परमाणु नाभिक और इलेक्ट्रॉन।
प्लाज्मा पदार्थ की एक प्रकार की अवस्था है। चूंकि इसके कण विद्युत आवेशित होते हैं, इसलिए वे विद्युत और चुंबकीय बलों का संवेदनशील रूप से पालन करते हैं। इसलिए, दो परमाणु नाभिकों की निकटता (वे एक सकारात्मक चार्ज करते हैं) एक दुर्लभ घटना है। केवल उच्च घनत्व और अत्यधिक तापमान पर ही परमाणु नाभिक एक दूसरे से टकराने में सक्षम होते हैं। तब थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाएं होती हैं - सितारों के लिए ऊर्जा का स्रोत।
हमारे निकटतम तारा - सूर्य में मुख्य रूप से हाइड्रोजन प्लाज्मा होता है, जो तारे की आंतों में 10 मिलियन डिग्री तक गर्म होता है। ऐसी परिस्थितियों में, तेजी से हाइड्रोजन नाभिक - प्रोटॉन, हालांकि दुर्लभ होते हैं, के निकट मुठभेड़ होते हैं। कभी-कभी निकट आने वाले प्रोटॉन परस्पर क्रिया करते हैं: विद्युत प्रतिकर्षण पर काबू पाने के बाद, वे तेजी से आकर्षण के विशाल परमाणु बलों की शक्ति में गिर जाते हैं<падают>एक दूसरे और विलय। यहां एक तात्कालिक पुनर्व्यवस्था होती है: दो प्रोटॉन के बजाय, एक ड्यूटेरॉन (हाइड्रोजन के भारी समस्थानिक का केंद्रक), एक पॉज़िट्रॉन और एक न्यूट्रिनो दिखाई देते हैं। जारी की गई ऊर्जा 0.46 मिलियन इलेक्ट्रॉन वोल्ट (मेव) है।
प्रत्येक व्यक्तिगत सौर प्रोटॉन औसतन 14 अरब वर्षों में एक बार ऐसी प्रतिक्रिया में प्रवेश कर सकता है। लेकिन ल्यूमिनेयर की आंतों में इतने सारे प्रोटॉन हैं कि यहां और वहां यह असंभव घटना होती है - और हमारा सितारा अपनी चमकदार, चमकदार लौ से जलता है।
सौर थर्मोन्यूक्लियर परिवर्तनों में ड्यूटेरॉन का संश्लेषण केवल पहला कदम है। नवजात ड्यूटेरॉन बहुत जल्द (औसतन 5.7 सेकंड के बाद) एक और प्रोटॉन के साथ जुड़ जाता है। प्रकाश हीलियम का एक कोर और विद्युत चुम्बकीय विकिरण की एक गामा मात्रा होती है। 5.48 MeV ऊर्जा निकलती है।
अंत में, औसतन, हर मिलियन वर्ष में एक बार, प्रकाश हीलियम के दो नाभिक अभिसरण और फ्यूज कर सकते हैं। फिर एक साधारण हीलियम नाभिक (अल्फा कण) बनता है और दो प्रोटॉन अलग हो जाते हैं। 12.85 MeV ऊर्जा निकलती है।
यह तीन चरण<конвейер>थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाएं केवल एक ही नहीं हैं। परमाणु परिवर्तनों की एक और श्रृंखला है, तेज़। कार्बन और नाइट्रोजन के परमाणु नाभिक इसमें भाग लेते हैं (बिना भस्म किए)। लेकिन दोनों ही मामलों में, अल्फा कणों को हाइड्रोजन नाभिक से संश्लेषित किया जाता है। लाक्षणिक रूप से बोलते हुए, सौर हाइड्रोजन प्लाज्मा<сгорает>, में तब्दील<золу>- हीलियम प्लाज्मा। और हीलियम प्लाज्मा के प्रत्येक ग्राम के संश्लेषण की प्रक्रिया में, 175 हजार kWh ऊर्जा जारी की जाती है। बड़ी राशि!
हर सेकंड, सूर्य 4,1033 अर्ग ऊर्जा विकीर्ण करता है, वजन में 4,1012 ग्राम (4 मिलियन टन) पदार्थ खो देता है। लेकिन सूर्य का कुल द्रव्यमान 2,1027 टन है।इसका अर्थ है कि दस लाख वर्षों में विकिरण के उत्सर्जन के कारण सूर्य<худеет>इसके द्रव्यमान का केवल दस मिलियनवां भाग। ये आंकड़े वाक्पटुता से थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाओं की प्रभावशीलता और सौर ऊर्जा के विशाल कैलोरी मान का वर्णन करते हैं।<горючего>- हाइड्रोजन।
थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन सभी तारों के लिए ऊर्जा का मुख्य स्रोत प्रतीत होता है। तारकीय आंतरिक भाग के विभिन्न तापमानों और घनत्वों पर, विभिन्न प्रकार की प्रतिक्रियाएं होती हैं। विशेष रूप से, सौर<зола>- हीलियम नाभिक - 100 मिलियन डिग्री पर यह थर्मोन्यूक्लियर ही बन जाता है<горючим>. तब और भी भारी परमाणु नाभिक - कार्बन और यहां तक ​​कि ऑक्सीजन - को भी अल्फा कणों से संश्लेषित किया जा सकता है।
कई वैज्ञानिकों के अनुसार, हमारी पूरी मेटागैलेक्सी भी थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन का फल है, जो एक अरब डिग्री के तापमान पर हुआ था (देखें कला।<Вселенная вчера, сегодня и завтра>).

कृत्रिम सूर्य के लिए

थर्मोन्यूक्लियर की असाधारण कैलोरी सामग्री<горючего>ने वैज्ञानिकों को परमाणु संलयन प्रतिक्रियाओं के कृत्रिम कार्यान्वयन की तलाश करने के लिए प्रेरित किया।
<Горючего>हमारे ग्रह पर हाइड्रोजन के कई समस्थानिक हैं। उदाहरण के लिए, परमाणु रिएक्टरों में लिथियम धातु से अत्यधिक भारी हाइड्रोजन ट्रिटियम प्राप्त किया जा सकता है। और भारी हाइड्रोजन - ड्यूटेरियम भारी पानी का हिस्सा है, जिसे साधारण पानी से निकाला जा सकता है।
दो गिलास साधारण पानी से निकाला गया भारी हाइड्रोजन एक फ्यूजन रिएक्टर में उतनी ही ऊर्जा प्रदान करेगा, जितनी अब एक बैरल प्रीमियम गैसोलीन को जलाने से मिलती है।
कठिनाई प्रीहीटिंग में है<горючее>जिस तापमान पर यह शक्तिशाली थर्मोन्यूक्लियर आग से प्रज्वलित हो सकता है।
इस समस्या का समाधान सबसे पहले हाइड्रोजन बम में किया गया था। हाइड्रोजन के समस्थानिकों में एक परमाणु बम के विस्फोट से आग लग जाती है, जो पदार्थ के कई दसियों लाख डिग्री तक गर्म होने के साथ होता है। हाइड्रोजन बम के एक संस्करण में, थर्मोन्यूक्लियर ईंधन हल्के लिथियम के साथ भारी हाइड्रोजन का एक रासायनिक यौगिक है - प्रकाश l और t और i का ड्यूटेराइड। यह सफेद पाउडर, टेबल सॉल्ट के समान,<воспламеняясь>से<спички>, जो कि परमाणु बम है, तुरंत फट जाता है और लाखों डिग्री का तापमान बनाता है।
एक शांतिपूर्ण थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए, सबसे पहले यह सीखना चाहिए कि परमाणु बम की सेवाओं के बिना, हाइड्रोजन आइसोटोप के पर्याप्त घने प्लाज्मा की छोटी खुराक को सैकड़ों लाखों डिग्री के तापमान तक कैसे गर्म किया जाए। यह समस्या आधुनिक अनुप्रयुक्त भौतिकी में सबसे कठिन में से एक है। दुनिया भर के वैज्ञानिक कई सालों से इस पर काम कर रहे हैं।
हम पहले ही कह चुके हैं कि यह कणों की अराजक गति है जो पिंडों को गर्म करती है, और उनकी यादृच्छिक गति की औसत ऊर्जा तापमान से मेल खाती है। ठंडे शरीर को गर्म करने का मतलब किसी भी तरह से इस विकार को पैदा करना है।
कल्पना कीजिए कि धावकों के दो समूह तेजी से एक दूसरे की ओर दौड़ रहे हैं। तो वे आपस में टकरा गए, आपस में मिल गए, भीड़ शुरू हो गई, भ्रम हो गया। बढ़िया गड़बड़!
लगभग उसी तरह, भौतिकविदों ने पहले उच्च तापमान प्राप्त करने की कोशिश की - उच्च दबाव वाले गैस जेट को धक्का देकर। गैस को 10 हजार डिग्री तक गर्म किया गया था। एक समय में यह एक रिकॉर्ड था: तापमान सूर्य की सतह की तुलना में अधिक है।
लेकिन इस पद्धति के साथ, गैस की धीमी, गैर-विस्फोटक हीटिंग असंभव है, क्योंकि थर्मल विकार तुरंत सभी दिशाओं में फैलता है, प्रयोगात्मक कक्ष और पर्यावरण की दीवारों को गर्म करता है। परिणामी गर्मी जल्दी से सिस्टम को छोड़ देती है और इसे अलग करना असंभव है।
यदि गैस जेट को प्लाज्मा प्रवाह द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, तो थर्मल इन्सुलेशन की समस्या बहुत कठिन रहती है, लेकिन इसके समाधान की उम्मीद भी है।
सच है, प्लाज्मा को सबसे दुर्दम्य पदार्थ से बने जहाजों द्वारा गर्मी के नुकसान से बचाया नहीं जा सकता है। ठोस दीवारों के संपर्क में आने पर गर्म प्लाज्मा तुरंत ठंडा हो जाता है। दूसरी ओर, कोई प्लाज्मा को वैक्यूम में जमा करके उसे पकड़ने और गर्म करने की कोशिश कर सकता है ताकि वह कक्ष की दीवारों को न छूए, लेकिन बिना कुछ छुए, शून्य में लटक जाए। यहां इस तथ्य का लाभ उठाना चाहिए कि प्लाज्मा कण गैस परमाणुओं की तरह तटस्थ नहीं होते हैं, बल्कि विद्युत आवेशित होते हैं। इसलिए, गति में, वे चुंबकीय बलों की कार्रवाई के अधीन हैं। समस्या उत्पन्न होती है: एक विशेष विन्यास के चुंबकीय क्षेत्र की व्यवस्था करने के लिए जिसमें अदृश्य दीवारों के साथ एक बैग में गर्म प्लाज्मा लटका होगा।
इस तरह के विद्युत क्षेत्र का सबसे सरल रूप स्वचालित रूप से बनाया जाता है जब प्लाज्मा के माध्यम से मजबूत विद्युत प्रवाह दालों को पारित किया जाता है। इस मामले में, प्लाज्मा फिलामेंट के चारों ओर चुंबकीय बल प्रेरित होते हैं, जो फिलामेंट को संपीड़ित करते हैं। प्लाज्मा डिस्चार्ज ट्यूब की दीवारों से अलग हो जाता है, और फिलामेंट की धुरी के पास, कणों की भीड़ में, तापमान 2 मिलियन डिग्री तक बढ़ जाता है।
हमारे देश में इस तरह के प्रयोग 1950 में शिक्षाविदों जी के मार्गदर्शन में किए गए थे। ए. आर्टसिमोविच और एम.ए. लेओन्टोविच।
प्रयोगों की एक और दिशा एक चुंबकीय बोतल का उपयोग है, जिसे 1952 में सोवियत भौतिक विज्ञानी जी.आई. बुडकर द्वारा प्रस्तावित किया गया था, जो अब एक शिक्षाविद हैं। चुंबकीय बोतल को कॉर्कट्रॉन में रखा जाता है - एक बेलनाकार वैक्यूम कक्ष जो बाहरी घुमावदार से सुसज्जित होता है, जो कक्ष के सिरों पर मोटा होता है। वाइंडिंग के माध्यम से बहने वाली धारा कक्ष में एक चुंबकीय क्षेत्र बनाती है। मध्य भाग में इसकी बल रेखाएँ बेलन के जनक के समानांतर होती हैं, और सिरों पर वे संकुचित होती हैं और चुंबकीय प्लग बनाती हैं। एक चुंबकीय बोतल में इंजेक्ट किए गए प्लाज्मा कण बल की रेखाओं के चारों ओर कर्ल करते हैं और कॉर्क से परावर्तित होते हैं। नतीजतन, प्लाज्मा को कुछ समय के लिए बोतल के अंदर रखा जाता है। यदि बोतल में पेश किए गए प्लाज्मा कणों की ऊर्जा काफी अधिक है और उनमें से पर्याप्त हैं, तो वे जटिल बल अंतःक्रियाओं में प्रवेश करते हैं, उनकी प्रारंभिक रूप से क्रमबद्ध गति उलझ जाती है, अव्यवस्थित हो जाती है - हाइड्रोजन नाभिक का तापमान दसियों लाख डिग्री तक बढ़ जाता है .
विद्युत चुम्बकीय द्वारा अतिरिक्त ताप प्राप्त किया जाता है<ударами>प्लाज्मा, चुंबकीय क्षेत्र संपीड़न, आदि द्वारा। अब भारी हाइड्रोजन नाभिक के प्लाज्मा को करोड़ों डिग्री तक गर्म किया जाता है। सच है, यह या तो थोड़े समय के लिए या कम प्लाज्मा घनत्व पर किया जा सकता है।
एक आत्मनिर्भर प्रतिक्रिया को उत्तेजित करने के लिए, प्लाज्मा के तापमान और घनत्व को और बढ़ाना आवश्यक है। यह हासिल करना मुश्किल है। हालाँकि, जैसा कि वैज्ञानिक आश्वस्त हैं, समस्या निर्विवाद रूप से हल करने योग्य है।

जी.बी. एंफिलोवे

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परम शून्य

परम शून्य, वह तापमान जिस पर सिस्टम के सभी घटकों में क्वांटम यांत्रिकी के नियमों द्वारा अनुमत ऊर्जा की न्यूनतम मात्रा होती है; केल्विन तापमान पैमाने पर शून्य, या -273.15 डिग्री सेल्सियस (-459.67 डिग्री फ़ारेनहाइट)। इस तापमान पर, सिस्टम की एन्ट्रॉपी - उपयोगी कार्य करने के लिए उपलब्ध ऊर्जा की मात्रा - भी शून्य है, हालांकि सिस्टम की ऊर्जा की कुल मात्रा शून्य से भिन्न हो सकती है।

वैज्ञानिक और तकनीकी विश्वकोश शब्दकोश.

देखें कि "पूर्ण शून्य" अन्य शब्दकोशों में क्या है:

तापमान न्यूनतम तापमान सीमा है जो एक भौतिक शरीर में हो सकती है। निरपेक्ष शून्य एक निरपेक्ष तापमान पैमाने के लिए प्रारंभिक बिंदु है, जैसे केल्विन स्केल। सेल्सियस पैमाने पर, निरपेक्ष शून्य −273 के तापमान से मेल खाता है ... विकिपीडिया

पूर्ण शून्य तापमान- थर्मोडायनामिक तापमान पैमाने की उत्पत्ति; 273.16 K (केल्विन) नीचे (देखें) पानी पर स्थित है, अर्थात। 273.16 डिग्री सेल्सियस (सेल्सियस) के बराबर। निरपेक्ष शून्य प्रकृति में सबसे कम तापमान है और लगभग अप्राप्य है ... महान पॉलिटेक्निक विश्वकोश

यह न्यूनतम तापमान सीमा है जो एक भौतिक शरीर में हो सकती है। निरपेक्ष शून्य एक निरपेक्ष तापमान पैमाने के लिए प्रारंभिक बिंदु है, जैसे केल्विन स्केल। सेल्सियस पैमाने पर, निरपेक्ष शून्य −273.15 डिग्री सेल्सियस के तापमान से मेल खाता है। ... ... विकिपीडिया

निरपेक्ष शून्य तापमान वह न्यूनतम तापमान सीमा है जो एक भौतिक शरीर में हो सकती है। निरपेक्ष शून्य एक निरपेक्ष तापमान पैमाने के लिए प्रारंभिक बिंदु है, जैसे केल्विन स्केल। सेल्सियस पैमाने पर, निरपेक्ष शून्य से मेल खाता है ... ... विकिपीडिया

रज़ग। उपेक्षा करना तुच्छ, महत्वहीन व्यक्ति। एफएसआरवाईए, 288; बीटीएस, 24; जेडएस 1996, 33 ...

शून्य- परम शून्य … रूसी मुहावरों का शब्दकोश

शून्य और शून्य एन।, एम।, उपयोग करें। कॉम्प. अक्सर आकृति विज्ञान: (नहीं) क्या? शून्य और शून्य, क्यों? शून्य और शून्य, (देखें) क्या? शून्य और शून्य, क्या? शून्य और शून्य, किस बारे में? लगभग शून्य, शून्य; कृपया क्या? शून्य और शून्य, (नहीं) क्या? शून्य और शून्य, क्यों? शून्य और शून्य, (मैं देखता हूं) ... ... दिमित्रीव का शब्दकोश

निरपेक्ष शून्य (शून्य)। रज़ग। उपेक्षा करना तुच्छ, महत्वहीन व्यक्ति। एफएसआरवाईए, 288; बीटीएस, 24; जेडएस 1996, 33 से शून्य। 1. जार। कहते हैं शटल। लोहा। गंभीर नशा के बारे में। युगानोव, 471; वखिटोव 2003, 22. 2. जार्ग। संगीत बिल्कुल, पूर्ण रूप से ......... के अनुसार रूसी कहावतों का बड़ा शब्दकोश

शुद्ध- पूर्ण बेतुकापन पूर्ण अधिकार पूर्ण त्रुटिहीनता पूर्ण विकार पूर्ण कल्पना पूर्ण प्रतिरक्षा पूर्ण नेता पूर्ण न्यूनतम पूर्ण राजा पूर्ण नैतिकता पूर्ण शून्य ... ... रूसी मुहावरों का शब्दकोश

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