Pernahkah Anda berpikir betapa dinginnya suhu? Apa itu nol mutlak? Akankah umat manusia dapat mencapainya dan peluang apa yang akan terbuka setelah penemuan seperti itu? Ini dan pertanyaan serupa lainnya telah lama memenuhi pikiran banyak fisikawan dan 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 ada hubungan statis tertentu antara itu dan pergerakan molekul dan atom: semakin tinggi suhu tubuh fisik, semakin cepat atomnya bergerak, dan sebaliknya. Timbul pertanyaan: "Apakah ada batas bawah di mana partikel elementer akan membeku di tempatnya?". Para ilmuwan percaya bahwa ini 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 tubuh fisik dapat didinginkan. Bahkan ada skala suhu mutlak (skala Kelvin), di mana nol mutlak adalah titik referensi, dan pembagian satuan skala sama dengan satu derajat. Para ilmuwan di seluruh dunia tidak berhenti bekerja untuk mencapai nilai ini, karena ini menjanjikan prospek besar bagi umat manusia.

Mengapa begitu penting?

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

Prestasi ilmiah terbaru

Pada September 2003, para peneliti dari MIT dan NASA berhasil mendinginkan gas natrium ke titik terendah sepanjang masa. Selama percobaan, mereka hanya setengah miliar derajat lebih pendek dari garis finis (nol mutlak). Selama pengujian, natrium selalu berada dalam medan magnet, yang mencegahnya menyentuh dinding wadah. Jika mungkin untuk mengatasi penghalang suhu, pergerakan molekul dalam gas akan benar-benar berhenti, karena pendinginan seperti itu akan mengekstrak semua energi dari natrium. Para peneliti menerapkan teknik yang pengarangnya (Wolfgang Ketterle) menerima Hadiah Nobel dalam Fisika pada tahun 2001. Poin kunci dalam pengujian yang dilakukan adalah proses kondensasi Bose-Einstein gas. Sementara itu, belum ada yang membatalkan hukum ketiga termodinamika, yang menurutnya nol mutlak tidak hanya tidak dapat diatasi, tetapi juga nilai yang tidak dapat dicapai. Selain itu, prinsip ketidakpastian Heisenberg berlaku, dan atom tidak bisa berhenti mati di jalurnya. Jadi, untuk saat ini, suhu nol mutlak tetap tidak dapat dicapai oleh sains, meskipun para ilmuwan telah mampu mendekatinya pada jarak yang sangat kecil.

Setiap pengukuran membutuhkan titik referensi. Suhu tidak terkecuali. Untuk skala Fahrenheit, tanda nol seperti itu adalah suhu salju yang dicampur dengan garam meja, untuk skala Celsius, titik beku air. Tetapi ada titik referensi suhu khusus - nol mutlak. Suhu mutlak nol sama dengan 273,15 derajat Celcius di bawah nol, 459,67 di bawah nol Fahrenheit. Untuk skala suhu Kelvin, suhu ini sendiri adalah tanda nol.

Inti dari suhu nol mutlak

Konsep nol mutlak berasal dari esensi suhu. Setiap tubuh memiliki energi yang diberikannya ke lingkungan eksternal selama perpindahan panas. Dalam hal ini, suhu tubuh menurun, mis. ada lebih sedikit energi yang tersisa. Secara teoritis, proses ini dapat berlanjut sampai jumlah energi mencapai tingkat minimum di mana tubuh tidak dapat lagi memberikannya.
Pertanda jauh dari gagasan semacam itu sudah dapat ditemukan di M.V. Lomonosov. Ilmuwan besar Rusia menjelaskan panas dengan gerakan "putar". Oleh karena itu, tingkat pendinginan yang membatasi adalah penghentian total gerakan tersebut.Menurut konsep modern, suhu nol mutlak adalah keadaan materi di mana molekul memiliki tingkat energi serendah mungkin. Dengan energi yang lebih sedikit, mis. pada suhu yang lebih rendah, tidak ada tubuh fisik yang bisa eksis.

Teori dan praktek

Suhu nol mutlak adalah konsep teoretis, tidak mungkin untuk mencapainya dalam praktik, pada prinsipnya, bahkan dalam kondisi laboratorium ilmiah dengan peralatan paling canggih. Tetapi para ilmuwan berhasil mendinginkan materi ke suhu yang sangat rendah, yang mendekati nol mutlak.Pada suhu seperti itu, zat memperoleh sifat luar biasa yang tidak dapat mereka miliki dalam keadaan normal. Merkuri, yang disebut "perak hidup" karena keadaannya yang hampir cair, pada suhu ini menjadi padat - sampai-sampai dapat memalu paku. Beberapa logam menjadi rapuh, seperti kaca. Karet menjadi keras dan rapuh. Jika, pada suhu mendekati nol mutlak, Anda memukul benda karet dengan palu, itu akan pecah seperti kaca.Perubahan sifat seperti itu juga terkait dengan sifat panas. Semakin tinggi suhu tubuh fisik, semakin intens dan kacau molekul bergerak. Saat suhu menurun, gerakan menjadi kurang intens, dan struktur menjadi lebih teratur. Jadi gas menjadi cair, dan cairan menjadi padat. Tingkat keteraturan yang membatasi adalah struktur kristal. Pada suhu yang sangat rendah, bahkan zat yang tetap amorf dalam keadaan normalnya, seperti karet, memperolehnya.Fenomena menarik juga terjadi pada logam. Atom-atom kisi kristal bergetar dengan amplitudo yang lebih kecil, hamburan elektron berkurang, oleh karena itu, hambatan listrik berkurang. Logam memperoleh superkonduktivitas, aplikasi praktis yang tampaknya sangat menggoda, meskipun sulit untuk dicapai.

Ilmu

Sampai saat ini, suhu terdingin yang dimiliki tubuh fisik adalah suhu "nol mutlak" pada skala Kelvin. Ini 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 menetapkan bahwa tidak ada yang lebih dingin dari nol mutlak. Ketika partikel berada pada suhu nol mutlak, mereka berhenti bergerak dan tidak memiliki energi.

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

Pada 1950-an, fisikawan mulai berargumen bahwa partikel tidak selalu kehilangan energi pada nol mutlak.

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

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

suhu tertinggi

Jika suhu serendah mungkin dianggap nol mutlak, maka suhu berapa yang dapat dianggap kebalikannya - suhu tertinggi? Menurut model kosmologis, suhu tertinggi yang mungkin adalah suhu Planck, yang sesuai dengan 1,416785(71)x1032 kelvin (141 nonillion 679 octillion derajat).

Alam Semesta kita telah melewati suhu Planck. Ini terjadi 10^-42 detik setelah Big Bang, ketika Alam Semesta lahir.

Suhu terendah di Bumi

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

Stasiun Vostok adalah tempat berpenghuni permanen terdingin di Bumi. Didirikan oleh Rusia pada tahun 1957 dan terletak di ketinggian 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 untuk suhu tertinggi di dunia di kota Al Aziziyah di Libya, yakni sebesar 57,7 derajat Celcius, terbantahkan. Organisasi Meteorologi Dunia karena data yang tidak dapat diandalkan.

Suhu mutlak nol sama dengan 273,15 derajat Celcius di bawah nol, 459,67 di bawah nol Fahrenheit. Untuk skala suhu Kelvin, suhu ini sendiri adalah tanda nol.

Inti dari suhu nol mutlak

Konsep nol mutlak berasal dari esensi suhu. Setiap tubuh yang menyerah pada lingkungan eksternal selama . Dalam hal ini, suhu tubuh menurun, mis. ada lebih sedikit energi yang tersisa. Secara teoritis, proses ini dapat berlanjut sampai jumlah energi mencapai tingkat minimum di mana tubuh tidak dapat lagi memberikannya.
Pertanda jauh dari gagasan semacam itu sudah dapat ditemukan di M.V. Lomonosov. Ilmuwan besar Rusia menjelaskan panas dengan gerakan "putar". Oleh karena itu, tingkat pendinginan yang membatasi adalah penghentian total gerakan tersebut.

Menurut konsep modern, suhu nol mutlak adalah saat molekul memiliki tingkat energi serendah mungkin. Dengan energi yang lebih sedikit, mis. pada suhu yang lebih rendah, tidak ada tubuh fisik yang bisa eksis.

Teori dan praktek

Suhu nol mutlak adalah konsep teoretis, tidak mungkin untuk mencapainya dalam praktik, pada prinsipnya, bahkan dalam kondisi laboratorium ilmiah dengan peralatan paling canggih. Tetapi para ilmuwan berhasil mendinginkan materi ke suhu yang sangat rendah, yang mendekati nol mutlak.

Pada suhu seperti itu, zat memperoleh sifat luar biasa yang tidak dapat mereka miliki dalam keadaan biasa. Merkuri, yang disebut "perak hidup" karena keadaannya yang hampir cair, pada suhu ini menjadi padat - sampai-sampai dapat memalu paku. Beberapa logam menjadi rapuh, seperti kaca. Karet menjadi sama kerasnya. Jika benda karet dipukul dengan palu pada suhu mendekati nol mutlak, itu akan pecah seperti kaca.

Perubahan sifat seperti itu juga terkait dengan sifat panas. Semakin tinggi suhu tubuh fisik, semakin intens dan kacau molekul bergerak. Saat suhu menurun, gerakan menjadi kurang intens, dan struktur menjadi lebih teratur. Jadi gas menjadi cair, dan cairan menjadi padat. Tingkat keteraturan yang membatasi adalah struktur kristal. Pada suhu yang sangat rendah, ia diperoleh bahkan oleh zat yang dalam keadaan normal tetap amorf, misalnya, karet.

Fenomena menarik terjadi dengan logam. Atom-atom kisi kristal bergetar dengan amplitudo yang lebih kecil, hamburan elektron berkurang, oleh karena itu, hambatan listrik berkurang. Logam memperoleh superkonduktivitas, aplikasi praktis yang tampaknya sangat menggoda, meskipun sulit untuk dicapai.

Nol mutlak sesuai dengan suhu -273,15 °C.

Diyakini bahwa nol mutlak tidak dapat dicapai dalam praktik. Keberadaan dan posisinya pada skala suhu mengikuti dari ekstrapolasi fenomena fisik yang diamati, sementara ekstrapolasi tersebut menunjukkan bahwa pada nol mutlak energi gerakan termal molekul dan atom suatu zat harus sama dengan nol, yaitu, kekacauan gerakan partikel berhenti, dan mereka membentuk struktur yang teratur, menempati posisi yang jelas di simpul kisi kristal. Namun, kenyataannya, bahkan pada suhu nol mutlak, gerakan teratur partikel-partikel penyusun materi akan tetap ada. Fluktuasi yang tersisa, seperti getaran titik nol, disebabkan oleh sifat kuantum partikel dan vakum fisik yang mengelilinginya.

Saat ini, laboratorium fisik telah berhasil memperoleh suhu yang melebihi nol mutlak hanya dengan sepersejuta derajat; tidak mungkin untuk mencapainya, menurut hukum termodinamika.

Catatan

literatur

• G. Burmin. Menyerang nol mutlak. - M.: "Sastra Anak", 1983.

Lihat juga

Yayasan Wikimedia. 2010 .

Sinonim:

Lihat apa itu "Absolute Zero" di kamus lain:

Suhu, asal suhu pada skala suhu termodinamika (lihat SKALA SUHU TERMODINAMIKA). Nol mutlak terletak 273,16 ° C di bawah suhu titik tripel (lihat TITIK TRIPLE) air, yang ... ... kamus ensiklopedis

Suhu, asal mula suhu pada skala suhu termodinamika. Nol mutlak terletak 273,16°C di bawah suhu titik tripel air (0,01°C). Nol mutlak pada dasarnya tidak dapat dicapai, suhu praktis telah tercapai, ... ... Ensiklopedia Modern

Suhu adalah asal dari pembacaan suhu pada skala suhu termodinamika. Nol mutlak terletak 273.16.C di bawah suhu titik tripel air, di mana nilai 0,01.C diterima. Nol mutlak pada dasarnya tidak dapat dicapai (lihat ... ... Kamus Ensiklopedis Besar

Suhu yang menyatakan tidak adanya panas adalah 218 ° C. Kamus kata-kata asing termasuk dalam bahasa Rusia. Pavlenkov F., 1907. suhu nol mutlak (phys.) – suhu serendah mungkin (273,15 °C). kamus besar ... ... Kamus kata-kata asing dari bahasa Rusia

nol mutlak- Suhu yang sangat rendah di mana pergerakan termal molekul berhenti, dalam skala Kelvin nol mutlak (0 ° K) sesuai dengan -273,16 ± 0,01 °C ... Kamus Geografi

Ada., jumlah sinonim: 15 putaran nol (8) pria kecil (32) goreng kecil ... Kamus sinonim

Suhu yang sangat rendah di mana pergerakan termal molekul berhenti. Tekanan dan volume gas ideal, menurut hukum Boyle Mariotte, menjadi sama dengan nol, dan titik acuan untuk suhu absolut pada skala Kelvin diambil ... ... kamus ekologi

nol mutlak- - [AS Goldberg. Kamus Energi Bahasa Inggris Rusia. 2006] Topik energi secara umum EN titik nol … Buku Pegangan Penerjemah Teknis

Titik referensi suhu mutlak. Sesuai dengan 273,16 ° C. Saat ini, di laboratorium fisik, dimungkinkan untuk memperoleh suhu yang melebihi nol mutlak hanya dengan beberapa sepersejuta derajat, tetapi untuk mencapainya, menurut hukum ... ... Ensiklopedia Collier

nol mutlak- absoliutusis nulis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Termodinaminės temperatros atskaitos pradžia, esanti 273.16 K emiau vandens trigubojo taško. Tai 273,16 °C, 459,69 °F arba 0 K temperatūra. atitikmenys: engl.… … Penkiakalbis aiskinamesis metrologijos terminų odynas

nol mutlak- absoliutusis nulis statusas T sritis chemija apibrėžtis Kelvino skalės nulis (−273.16 °C). atitikmenys: engl. nol mutlak rus. nol mutlak... Chemijos terminų aiskinamesis odynas