Te-ai gândit vreodată cât de rece poate fi temperatura? Ce este zero absolut? Va reuși vreodată omenirea să o realizeze și ce oportunități se vor deschide după o astfel de descoperire? Aceste întrebări și alte întrebări similare au ocupat de mult timp mințile multor fizicieni și oameni pur și simplu curioși.
Ce este zero absolut
Chiar dacă nu ți-a plăcut fizica din copilărie, probabil știi conceptul de temperatură. Datorită teoriei cinetice moleculare, știm acum că există o anumită legătură statică între aceasta și mișcările moleculelor și atomilor: cu cât temperatura oricărui corp fizic este mai mare, cu atât atomii acestuia se mișcă mai repede și invers. Apare întrebarea: „Există o limită atât de inferioară la care particulele elementare vor îngheța în loc?”. Oamenii de știință cred că acest lucru este teoretic posibil, termometrul va fi în jur de -273,15 grade Celsius. Această valoare se numește zero absolut. Cu alte cuvinte, aceasta este limita minimă posibilă până la care un corp fizic poate fi răcit. Există chiar și o scară de temperatură absolută (scara Kelvin), în care zero absolut este punctul de referință, iar diviziunea unitară a scalei este egală cu un grad. Oamenii de știință din întreaga lume nu încetează să lucreze pentru a atinge această valoare, deoarece aceasta promite mari perspective pentru omenire.
De ce este atât de important
Temperaturile extrem de scăzute și extrem de ridicate sunt strâns legate de conceptul de superfluiditate și supraconductivitate. Dispariția rezistenței electrice în supraconductori va face posibilă atingerea unor valori de neconceput ale eficienței și eliminarea oricăror pierderi de energie. Dacă ar fi posibil să se găsească o cale care să permită atingerea liberă a valorii „zerului absolut”, multe dintre problemele omenirii ar fi rezolvate. Trenurile care plutesc peste șine, motoare mai ușoare și mai mici, transformatoare și generatoare, magnetoencefalografie de înaltă precizie, ceasuri de înaltă precizie sunt doar câteva exemple din ceea ce poate aduce supraconductivitatea în viața noastră.
Ultimele realizări științifice
În septembrie 2003, cercetătorii de la MIT și NASA au reușit să răcească gazul de sodiu la un minim istoric. În timpul experimentului, au fost doar o jumătate de miliardime de grad mai departe de linia de sosire (zero absolut). În timpul testelor, sodiul a fost întotdeauna într-un câmp magnetic, ceea ce l-a împiedicat să atingă pereții recipientului. Dacă ar fi posibilă depășirea barierei de temperatură, mișcarea moleculară a gazului s-ar opri complet, deoarece o astfel de răcire ar extrage toată energia din sodiu. Cercetătorii au aplicat o tehnică al cărei autor (Wolfgang Ketterle) a primit Premiul Nobel pentru Fizică în 2001. Punctul cheie în testele efectuate au fost procesele de condensare gazoasă Bose-Einstein. Între timp, nimeni nu a anulat încă a treia lege a termodinamicii, conform căreia zero absolut nu este doar o valoare de netrecut, ci și o valoare de neatins. În plus, se aplică principiul incertitudinii Heisenberg, iar atomii pur și simplu nu se pot opri pe loc. Astfel, deocamdată, zeroul absolut al temperaturii rămâne de neatins pentru știință, chiar dacă oamenii de știință au reușit să se apropie de el la o distanță neglijabil de mică.
Orice măsurătoare necesită un punct de referință. Temperatura nu face excepție. Pentru scara Fahrenheit, un astfel de semn zero este temperatura zăpezii amestecată cu sare de masă, pentru scara Celsius, punctul de îngheț al apei. Dar există un punct de referință special pentru temperatură - zero absolut. Temperatura absolută zero corespunde cu 273,15 grade Celsius sub zero, 459,67 sub zero Fahrenheit. Pentru scala de temperatură Kelvin, această temperatură în sine este marcajul zero.
Esența temperaturii zero absolut
Conceptul de zero absolut provine din însăși esența temperaturii. Orice corp are energie pe care o dă mediului extern în timpul transferului de căldură. În acest caz, temperatura corpului scade, adică. a ramas mai putina energie. Teoretic, acest proces poate continua până când cantitatea de energie atinge un astfel de minim la care organismul nu o mai poate da.Un vestitor îndepărtat al unei astfel de idei poate fi găsit deja în M.V. Lomonosov. Marele om de știință rus a explicat căldura prin mișcare „rotativă”. Prin urmare, gradul limitativ de răcire este o oprire completă a unei astfel de mișcări.Conform conceptelor moderne, temperatura zero absolut este o stare a materiei în care moleculele au cel mai scăzut nivel de energie posibil. Cu mai puțină energie, adică la o temperatură mai scăzută, nici un corp fizic nu poate exista.
Teorie și practică
Temperatura zero absolut este un concept teoretic, este imposibil de realizat în practică, în principiu, chiar și în condițiile laboratoarelor științifice cu echipamente cele mai sofisticate. Dar oamenii de știință reușesc să răcească materia la temperaturi foarte scăzute, care sunt aproape de zero absolut.La astfel de temperaturi, substanțele dobândesc proprietăți uimitoare pe care nu le pot avea în condiții normale. Mercurul, numit „argint viu” din cauza stării sale aproape lichide, devine solid la această temperatură, până la punctul în care poate bate cuie. Unele metale devin casante, precum sticla. Cauciucul devine dur și fragil. Dacă, la o temperatură apropiată de zero absolut, loviți un obiect de cauciuc cu un ciocan, acesta se va sparge ca sticla.O astfel de modificare a proprietăților este asociată și cu natura căldurii. Cu cât temperatura corpului fizic este mai mare, cu atât moleculele se mișcă mai intens și mai haotic. Pe măsură ce temperatura scade, mișcarea devine mai puțin intensă, iar structura devine mai ordonată. Deci gazul devine lichid, iar lichidul devine solid. Nivelul limitativ de ordine este structura cristalină. La temperaturi ultra-scăzute, chiar și substanțele care rămân amorfe în starea lor normală, precum cauciucul, îl dobândesc. Fenomene interesante apar și cu metalele. Atomii rețelei cristaline vibrează cu o amplitudine mai mică, împrăștierea electronilor scade, prin urmare, rezistența electrică scade. Metalul capătă supraconductivitate, a cărei aplicare practică pare foarte tentantă, deși greu de realizat.Știința
Până de curând, cea mai rece temperatură pe care o putea avea un corp fizic era temperatura „zero absolut” pe scara Kelvin. Corespunde −273,15 grade Celsius sau -460 de grade Fahrenheit.
Acum, fizicienii din Germania au reușit să atingă temperaturi sub zero absolut. O astfel de descoperire va ajuta oamenii de știință să înțeleagă fenomene precum energia întunecată și să creeze noi forme de materie.
Temperatura zero absolut
La mijlocul secolului al XIX-lea, fizicianul britanic Lord Kelvin a creat scara de temperatură absolută și a determinat că nimic nu poate fi mai rece decât zero absolut. Când particulele sunt la temperatura zero absolută, ele se opresc din mișcare și nu au energie.
Temperatura unui obiect este o măsură a cât de mult se mișcă atomii. Cu cât obiectul este mai rece, cu atât atomii se mișcă mai încet. La zero absolut, sau -273,15 grade Celsius, atomii se opresc din miscare.
În anii 1950, fizicienii au început să susțină că particulele nu pierd întotdeauna energie la zero absolut.
Oamenii de stiinta din Universitatea Ludwig Maximilian la Munchen şi Institutul Max Planck pentru Optică Cuanticăîn Garching a creat un gaz care a devenit mai rece decât zero absolut cu câțiva nanokelvin.
Au răcit aproximativ 100.000 de atomi la o temperatură pozitivă de câțiva nanokelvin (un nanokelvin este o miliardime dintr-un kelvin) și au folosit o rețea de fascicule laser și câmpuri magnetice pentru a controla comportamentul atomilor și a-i împinge la o nouă limită de temperatură.
cea mai ridicată temperatură
Dacă cea mai scăzută temperatură posibilă este considerată zero absolut, atunci ce temperatură poate fi considerată opusul ei - cea mai ridicată temperatură? Conform modelelor cosmologice, cea mai mare temperatură posibilă este temperatura Planck, care corespunde la 1,416785(71)x1032 kelvins (141 nonillion 679 octilion grade).
Universul nostru a trecut deja prin temperatura Planck. Acest lucru s-a întâmplat la 10^-42 de secunde după Big Bang, când s-a născut Universul.
Cea mai scăzută temperatură de pe Pământ
Cea mai scăzută temperatură de pe Pământ a fost înregistrată pe 21 iulie 1983 la stația Vostok din Antarctica și a fost -89,2 grade Celsius.
Stația Vostok este cel mai rece loc locuit permanent de pe Pământ. A fost fondată de Rusia în 1957 și se află la o altitudine de 3488 de metri deasupra nivelului mării.
Cea mai ridicată temperatură de pe Pământ
Cea mai ridicată temperatură de pe Pământ a fost înregistrată pe 10 iulie 1913 în Valea Morții din California și a fost 56,7 grade Celsius.
Recordul anterior pentru cea mai ridicată temperatură din lume în orașul Al Aziziyah din Libia, care se ridica la 57,7 grade Celsius, a fost infirmat. Organizația Mondială de Meteorologie din cauza lipsei de încredere a datelor.
Temperatura absolută zero corespunde cu 273,15 grade Celsius sub zero, 459,67 sub zero Fahrenheit. Pentru scala de temperatură Kelvin, această temperatură în sine este marcajul zero.
Esența temperaturii zero absolut
Conceptul de zero absolut provine din însăși esența temperaturii. Orice corp care cedează mediului extern în cursul . În acest caz, temperatura corpului scade, adică. a ramas mai putina energie. Teoretic, acest proces poate continua până când cantitatea de energie atinge un astfel de minim la care organismul nu o mai poate da.
Un vestitor îndepărtat al unei astfel de idei poate fi găsit deja în M.V. Lomonosov. Marele om de știință rus a explicat căldura prin mișcare „rotativă”. Prin urmare, gradul limitator de răcire este o oprire completă a unei astfel de mișcări.
Conform conceptelor moderne, temperatura zero absolut este la care moleculele au cel mai scăzut nivel de energie posibil. Cu mai puțină energie, adică la o temperatură mai scăzută, nici un corp fizic nu poate exista.
Teorie și practică
Temperatura zero absolut este un concept teoretic, este imposibil de realizat în practică, în principiu, chiar și în condițiile laboratoarelor științifice cu echipamente cele mai sofisticate. Dar oamenii de știință reușesc să răcească materia la temperaturi foarte scăzute, care sunt aproape de zero absolut.
La asemenea temperaturi, substanțele dobândesc proprietăți uimitoare pe care nu le pot avea în circumstanțe obișnuite. Mercurul, numit „argint viu” din cauza stării sale aproape lichide, devine solid la această temperatură, până la punctul în care poate bate cuie. Unele metale devin casante, precum sticla. Cauciucul devine la fel de dur. Dacă un obiect de cauciuc este lovit cu un ciocan la o temperatură apropiată de zero absolut, se va sparge ca sticla.
O astfel de schimbare a proprietăților este asociată și cu natura căldurii. Cu cât temperatura corpului fizic este mai mare, cu atât moleculele se mișcă mai intens și mai haotic. Pe măsură ce temperatura scade, mișcarea devine mai puțin intensă, iar structura devine mai ordonată. Deci gazul devine lichid, iar lichidul devine solid. Nivelul limitativ de ordine este structura cristalină. La temperaturi ultra-scăzute, este dobândit chiar și de substanțele care în stare normală rămân amorfe, de exemplu, cauciucul.
Fenomene interesante apar cu metalele. Atomii rețelei cristaline vibrează cu o amplitudine mai mică, împrăștierea electronilor scade, prin urmare, rezistența electrică scade. Metalul capătă supraconductivitate, a cărei aplicare practică pare foarte tentantă, deși greu de realizat.
Zero absolut corespunde unei temperaturi de -273,15 °C.
Se crede că zero absolut este de neatins în practică. Existența și poziția sa pe scara temperaturii rezultă din extrapolarea fenomenelor fizice observate, în timp ce o astfel de extrapolare arată că la zero absolut energia mișcării termice a moleculelor și atomilor unei substanțe trebuie să fie egală cu zero, adică cea haotică. mișcarea particulelor se oprește și formează o structură ordonată, ocupând o poziție clară în nodurile rețelei cristaline. Cu toate acestea, de fapt, chiar și la temperatura zero absolut, mișcările regulate ale particulelor care alcătuiesc materia vor rămâne. Fluctuațiile rămase, cum ar fi vibrațiile în punctul zero, se datorează proprietăților cuantice ale particulelor și vidului fizic care le înconjoară.
În prezent, laboratoarele de fizică au reușit să obțină temperaturi care depășesc zero absolut cu doar câteva milionatimi de grad; este imposibil de realizat, conform legilor termodinamicii.
Note
Literatură
- G. Burmin. Furtunică zero absolut. - M .: „Literatura pentru copii”, 1983.
Vezi si
Fundația Wikimedia. 2010 .
Sinonime:Vedeți ce este „zero absolut” în alte dicționare:
Temperaturi, originea temperaturii pe scara de temperatură termodinamică (vezi SCALA DE TEMPERATURĂ TERMODINAMICĂ). Zero absolut este situat la 273,16 ° C sub temperatura punctului triplu (vezi PUNCT TRIPLU) al apei, pentru care ... ... Dicţionar enciclopedic
Temperaturile, originea temperaturii pe scara termodinamică a temperaturii. Zero absolut este situat la 273,16°C sub temperatura punctului triplu al apei (0,01°C). Zero absolut este fundamental de neatins, temperaturile practic au fost atinse, ...... Enciclopedia modernă
Temperaturile sunt originea citirii temperaturii pe scala de temperatură termodinamică. Zero absolut este situat la 273,16.C sub temperatura punctului triplu al apei, pentru care se acceptă valoarea de 0,01.C. Zero absolut este fundamental de neatins (vezi ...... Dicţionar enciclopedic mare
Temperatura care exprimă absența căldurii este de 218 ° C. Dicționar de cuvinte străine incluse în limba rusă. Pavlenkov F., 1907. temperatura zero absolut (fizic) – cea mai scăzută temperatură posibilă (273,15°C). Dicționar mare ...... Dicționar de cuvinte străine ale limbii ruse
zero absolut- Temperatura extrem de scăzută la care se oprește mișcarea termică a moleculelor, în scala Kelvin zero absolut (0°K) corespunde cu -273,16 ± 0,01°C... Dicţionar de geografie
Există., număr de sinonime: 15 rotund zero (8) omuleț (32) prăjitură mică ... Dicţionar de sinonime
Temperatura extrem de scăzută la care se oprește mișcarea termică a moleculelor. Presiunea și volumul unui gaz ideal, conform legii lui Boyle Mariotte, devin egale cu zero, iar punctul de referință pentru temperatura absolută pe scara Kelvin este luat ... ... Dicționar ecologic
zero absolut- - [A.S. Goldberg. Dicţionar de energie engleză rusă. 2006] Subiecte energie în general EN zeropoint … Manualul Traducătorului Tehnic
Punct de referință pentru temperatură absolută. Corespunde la 273,16 ° C. În prezent, în laboratoarele de fizică, a fost posibil să se obțină o temperatură care depășește zero absolut cu doar câteva milionatimi de grad, dar pentru a o atinge, conform legilor ... ... Enciclopedia Collier
zero absolut- absoliutusis nulis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Termodinaminės temperatūros atskaitos pradžia, esanti 273,16 K žemiau vandens trigubojo taško. Tai 273,16 °C, 459,69 °F arba 0 K temperatūra. atitikmenys: engl.… … Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas
zero absolut- absoliutusis nulis statusas T sritis chemija apibrėžtis Kelvino skalės nulis (−273,16 °C). atitikmenys: engl. zero absolut rus. zero absolut... Chemijos terminų aiskinamasis žodynas
