Minden méréshez referenciapontra van szükség. A hőmérséklet sem kivétel. A Fahrenheit skála esetében ez a nulla pont a hó hőmérséklete keveredik asztali só, a Celsius skála - a víz fagyáspontja. De van egy speciális hőmérsékleti referenciapont - abszolút nulla. A nulla abszolút hőmérséklet 273,15 Celsius-fok nulla alatt, 459,67 0 Fahrenheit alatti. A Kelvin hőmérsékleti skála esetében ez a hőmérséklet maga a nulla jel.

Az abszolút nulla hőmérséklet lényege

Az abszolút nulla fogalma a hőmérséklet lényegéből ered. Bármely test rendelkezik energiával, amelyet a külső környezetnek ad a hőátadás során. Ilyenkor csökken a testhőmérséklet, i.e. kevesebb energia marad. Elméletileg ez a folyamat addig folytatódhat, amíg az energia mennyisége el nem éri azt a minimumot, amelynél a szervezet már nem tudja leadni.
Egy ilyen ötlet távoli hírnöke már megtalálható M. V. Lomonoszovban. A nagy orosz tudós a hőt "forgó" mozgással magyarázta. Ezért a hűtési korlátozás mértéke az ilyen mozgás teljes leállítását jelenti modern ötletek, az abszolút nulla hőmérséklet olyan halmazállapot, amelyben a molekulák a lehető legalacsonyabb energiaszinten vannak. Kevesebb energiával, pl. alacsonyabb hőmérsékleten semmi fizikai test nem létezhet.

Elmélet és gyakorlat

Az abszolút nulla hőmérséklet elméleti fogalom, gyakorlati megvalósítása elvileg még a legkifinomultabb berendezésekkel rendelkező tudományos laboratóriumok körülményei között sem lehetséges. A tudósoknak azonban sikerül lehűteni az anyagot nagyon alacsony hőmérsékletre, amely közel van az abszolút nullához. Ilyen hőmérsékleten az anyagok olyan elképesztő tulajdonságokat szereznek, amelyekkel normál körülmények között nem rendelkezhetnek. A közel folyékony állapota miatt "élő ezüstnek" nevezett higany ezen a hőmérsékleten megszilárdul, egészen addig a pontig, hogy szögeket üthessen be. Egyes fémek törékennyé válnak, például az üveg. A gumi kemény és törékennyé válik. Ha az abszolút nullához közeli hőmérsékleten kalapáccsal beleütünk egy gumitárgyba, az úgy törik, mint az üveg.Az ilyen tulajdonságváltozás a hő természetével is összefügg. Minél magasabb a fizikai test hőmérséklete, annál intenzívebben és kaotikusabban mozognak a molekulák. A hőmérséklet csökkenésével a mozgás kevésbé intenzív, a szerkezet rendezettebbé válik. Így a gáz folyékony, a folyadék pedig szilárd halmazállapotúvá válik. A rendezettség korlátozó szintje a kristályszerkezet. Ultraalacsony hőmérsékleten még a normál állapotukban amorf maradó anyagok, például a gumi is felveszik azt.Fémeknél is előfordulnak érdekes jelenségek. A kristályrács atomjai kisebb amplitúdóval rezegnek, az elektronok szóródása csökken, ezért az elektromos ellenállás csökken. A fém szupravezető képességet nyer, gyakorlati használat ami nagyon csábítónak tűnik, bár nehéz elérni.

A tudomány

Egészen a közelmúltig a leghidegebb hőmérséklet, amivel egy fizikai test rendelkezhet, a Kelvin-skála szerinti "abszolút nulla" volt. Megfelel –273,15 Celsius-fok vagy –460 Fahrenheit fok.

A német fizikusoknak most sikerült elérniük az abszolút nulla alatti hőmérsékletet. Egy ilyen felfedezés segít a tudósoknak megérteni az olyan jelenségeket, mint a sötét energia, és új anyagformákat teremteni.

Abszolút nulla hőmérséklet

A 19. század közepén Lord Kelvin brit fizikus megalkotta az abszolút hőmérsékleti skálát, és megállapította, hogy semmi sem lehet hidegebb az abszolút nullánál. Amikor a részecskék abszolút nulla hőmérsékletűek, leállnak a mozgásuk és nincs energiájuk.

Egy objektum hőmérséklete az atomok mozgásának mértéke. Minél hidegebb a tárgy, annál lassabban mozognak az atomok. Abszolút nulla vagy -273,15 Celsius-fok esetén az atomok mozgása leáll.

Az 1950-es években a fizikusok azzal kezdtek érvelni, hogy a részecskék nem mindig veszítenek energiát az abszolút nullánál.

Tudósok a Ludwig Maximilian Egyetem Münchenben és Max Planck Kvantumoptikai Intézet Garchingban olyan gázt hozott létre, amely azzá vált néhány nanokelvinnel hidegebb az abszolút nullánál.

Körülbelül 100 000 atomot hűtöttek le néhány nanokelvin pozitív hőmérsékletre (a nanokelvin a kelvin egymilliárd része), és lézersugarak és mágneses mezők hálózatát alkalmazták az atomok viselkedésének szabályozására, és új hőmérsékleti határértékre tolására.

legmagasabb hőmérséklet

Ha a lehető legalacsonyabb hőmérsékletet vesszük figyelembe abszolút nulla, akkor melyik hőmérséklet tekinthető az ellenkezőjének - a legmagasabb hőmérsékletnek? A kozmológiai modellek szerint a lehető legmagasabb hőmérséklet a Planck-hőmérséklet, amely 1,416785(71)x1032 kelvinnek (141 nonillion 679 octilion fok) felel meg.

Univerzumunk már áthaladt a Planck hőmérsékleten. Ez 10^-42 másodperccel később történt nagy durranás amikor az univerzum megszületett.

A legalacsonyabb hőmérséklet a Földön

A Föld legalacsonyabb hőmérsékletét 1983. július 21-én rögzítették az antarktiszi Vostok állomáson, -89,2 Celsius fok.

A Vostok állomás a leghidegebb állandó lakott hely a Földön. Oroszország alapította 1957-ben, és 3488 méteres tengerszint feletti magasságban található.

A legmagasabb hőmérséklet a Földön

A legmagasabb hőmérsékletet a Földön 1913. július 10-én rögzítették a kaliforniai Death Valleyben, és 56,7 Celsius fok.

Megcáfolták a líbiai Al Aziziyah városában a világ legmagasabb hőmérsékleti rekordját, amely 57,7 Celsius-fok volt. Meteorológiai Világszervezet az adatok megbízhatatlansága miatt.

Az abszolút nulla -273,15 °C hőmérsékletnek felel meg.

Úgy gondolják, hogy az abszolút nulla a gyakorlatban elérhetetlen. Létezése és elhelyezkedése a hőmérsékleti skálán a megfigyelt fizikai jelenségek extrapolációjából következik, míg az extrapoláció azt mutatja, hogy abszolút nullánál az anyag molekuláinak és atomjainak hőmozgásának energiájának nullával kell egyenlőnek lennie, azaz A részecskék kaotikus mozgása leáll, és rendezett szerkezetet alkotnak, tiszta helyet foglalva el a kristályrács csomópontjaiban. Valójában azonban még abszolút nulla hőmérsékleten is megmarad az anyagot alkotó részecskék szabályos mozgása. A fennmaradó ingadozások, mint például a nullponti rezgések, a részecskék kvantumtulajdonságaiból és az őket körülvevő fizikai vákuumból adódnak.

Jelenleg a fizikai laboratóriumok mindössze néhány milliomod fokkal képesek elérni az abszolút nullát meghaladó hőmérsékletet; lehetetlen elérni, a termodinamika törvényei szerint.

Megjegyzések

Irodalom

• G. Burmin. Az abszolút nulla vihar. - M .: "Gyermekirodalom", 1983.

Lásd még

Wikimédia Alapítvány. 2010 .

Szinonimák:

Nézze meg, mi az "abszolút nulla" más szótárakban:

Hőmérsékletek, a hőmérséklet eredete a termodinamikai hőmérsékleti skálán (lásd TERMODINAMIKUS HŐMÉRSÉKLETSkála). Az abszolút nulla pont 273,16 °C-kal a víz hármaspontjának hőmérséklete alatt (lásd TRIPLE POINT) található, amelyre ... ... enciklopédikus szótár

Hőmérsékletek, a hőmérséklet eredete a termodinamikai hőmérsékleti skálán. Az abszolút nullapont 273,16 °C-kal a víz hárompontos hőmérséklete (0,01 °C) alatt található. Az abszolút nulla alapvetően elérhetetlen, gyakorlatilag elértük a hőmérsékleteket, ... ... Modern Enciklopédia

A hőmérsékletek a termodinamikai hőmérsékleti skála hőmérsékleti leolvasásának eredete. Az abszolút nulla 273,16.C-kal a víz hármaspontjának hőmérséklete alatt helyezkedik el, amelyre a 0,01,C értéket fogadjuk el. Az abszolút nulla alapvetően elérhetetlen (lásd ... ... Nagy enciklopédikus szótár

A hő hiányát kifejező hőmérséklet 218 ° C. Az orosz nyelvben szereplő idegen szavak szótára. Pavlenkov F., 1907. abszolút nulla hőmérséklet (fiz.) – a lehető legalacsonyabb hőmérséklet (273,15°C). Nagy szótár… … Orosz nyelv idegen szavak szótára

abszolút nulla- A rendkívül alacsony hőmérséklet, amelynél a molekulák hőmozgása leáll, a Kelvin-skálán az abszolút nulla (0°K) -273,16 ± 0,01°C-nak felel meg... Földrajzi szótár

Létezik, szinonimák száma: 15 kerek nulla (8) kis ember(32) kis sült... Szinonima szótár

Rendkívül alacsony hőmérséklet, amelynél a molekulák hőmozgása leáll. Az ideális gáz nyomása és térfogata Boyle Mariotte törvénye szerint nullával egyenlő, és a Kelvin-skála abszolút hőmérsékletének referenciapontját veszik ... ... Ökológiai szótár

abszolút nulla- - [A.S. Goldberg. Angol orosz energiaszótár. 2006] Az energia általános témája EN zeropoint … Műszaki fordítói kézikönyv

Abszolút hőmérséklet referenciapont. 273,16 ° C-nak felel meg. Jelenleg a fizikai laboratóriumokban az abszolút nullát csak néhány milliomod fokkal meghaladó hőmérsékletet lehetett elérni, de a törvények szerint ... ... Collier Encyclopedia

abszolút nulla- absoliutusis nulis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Termodinaminės temperatūros atskaitos pradžia, esanti 273.16 K žemiau vandens trigubojo taško. Táj 273,16 °C, 459,69 °F vagy 0 K hőmérséklet. atitikmenys: engl.… … Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas

abszolút nulla- absoliutusis nulis statusas T terület chemija apibrėžtis Kelvino skalės nulis (−273,16 °C). atitikmenys: engl. abszolút nulla rus. abszolút nulla... Chemijos terminų aiskinamasis žodynas

Gondoltál már arra, hogy milyen hideg lehet a hőmérséklet? Mi az abszolút nulla? Képes lesz-e valaha elérni ezt az emberiség, és milyen lehetőségek nyílnak meg egy ilyen felfedezés után? Ezek és más hasonló kérdések már régóta foglalkoztatják sok fizikust és egyszerűen csak érdeklődő embert.

Mi az abszolút nulla

Még ha gyermekkora óta nem szerette a fizikát, valószínűleg ismeri a hőmérséklet fogalmát. A molekuláris kinetikai elméletnek köszönhetően ma már tudjuk, hogy van egy bizonyos statikus kapcsolat közte és a molekulák és atomok mozgása között: minél magasabb bármely fizikai test hőmérséklete, annál gyorsabban mozognak az atomjai, és fordítva. Felmerül a kérdés: "Van-e olyan alsó határ, amelynél az elemi részecskék megfagynak a helyükön?". A tudósok úgy vélik, hogy ez elméletileg lehetséges, a hőmérő -273,15 Celsius-fok körül lesz. Ezt az értéket abszolút nullának nevezzük. Más szóval, ez az a minimális lehetséges határ, amelyre egy fizikai test lehűthető. Létezik még egy abszolút hőmérsékleti skála (a Kelvin-skála), amelyben az abszolút nulla a referenciapont, és a skála egységnyi osztása egy fokkal egyenlő. A tudósok szerte a világon nem hagyják abba a munkát, hogy elérjék ezt az értéket, mivel ez nagy kilátásokkal kecsegtet az emberiség számára.

Miért olyan fontos

Az extrém alacsony és rendkívül magas hőmérsékletek szorosan összefüggenek a szuperfolyékonyság és a szupravezetés fogalmával. A szupravezetők elektromos ellenállásának eltűnése lehetővé teszi elképzelhetetlen hatékonysági értékek elérését és az energiaveszteségek kiküszöbölését. Ha sikerülne találni egy olyan módot, amely lehetővé tenné az „abszolút nulla” érték elérését, az emberiség számos problémája megoldódna. A sínek fölött lebegő vonatok, könnyebb és kisebb motorok, transzformátorok és generátorok, nagy pontosságú magnetoencefalográfia, nagy pontosságú órák csak néhány példa arra, mit hozhat életünkbe a szupravezetés.

Legújabb tudományos eredmények

2003 szeptemberében az MIT és a NASA kutatóinak sikerült minden eddiginél mélyebbre hűteni a nátriumgázt. A kísérlet során mindössze félmilliárd fok hiányzott a célig (abszolút nulla). A tesztek során a nátrium mindig mágneses térben volt, ami megakadályozta, hogy hozzáérjen a tartály falához. Ha lehetséges lenne leküzdeni a hőmérsékleti gátat, akkor a gázban a molekulamozgás teljesen leállna, mert az ilyen hűtés az összes energiát a nátriumból vonná ki. A kutatók azt a technikát alkalmazták, amelynek szerzője (Wolfgang Ketterle) 2001-ben kapott Nóbel díj a fizikában. Az elvégzett tesztek kulcspontja a gáznemű Bose-Einstein kondenzációs folyamat volt. Mindeközben még senki sem törölte a termodinamika harmadik főtételét, amely szerint az abszolút nulla nemcsak leküzdhetetlen, hanem elérhetetlen érték is. Ezenkívül a Heisenberg-féle bizonytalanság elve érvényesül, és az atomok egyszerűen nem tudnak megállni a nyomukban. Így a tudomány számára egyelőre elérhetetlen marad az abszolút nulla hőmérséklet, bár a tudósok elhanyagolhatóan kis távolságból tudták megközelíteni.

Az "abszolút nulla hőmérséklet" fizikai fogalma a modern tudomány nagyon fontos: ehhez szorosan kapcsolódik egy olyan fogalom, mint a szupravezetés, amelynek felfedezése nagy feltűnést keltett a 20. század második felében.

Ahhoz, hogy megértsük, mi az abszolút nulla, olyan híres fizikusok munkáira kell hivatkoznunk, mint G. Fahrenheit, A. Celsius, J. Gay-Lussac és W. Thomson. Ők játszottak kulcsszerepet a ma is használatos fő hőmérsékleti skálák létrehozásában.

Az első, aki 1714-ben felajánlotta saját hőmérsékleti skáláját, G. Fahrenheit német fizikus volt. Ugyanakkor a havat és ammóniát tartalmazó keverék hőmérsékletét abszolút nullának vettük, vagyis a skála legalacsonyabb pontjának. A következő fontos mutató az 1000-nek indult. Ennek megfelelően a skála minden felosztását „Fahrenheit-fok”-nak, magát a skálát pedig „Fahrenheit-skálának” nevezték.

30 év után A. Celsius svéd csillagász saját hőmérsékleti skálát javasolt, ahol a fő pontok a jég és a víz olvadási hőmérséklete voltak. Ezt a skálát "Celsius-skálának" nevezték, még mindig népszerű a világ legtöbb országában, beleértve Oroszországot is.

1802-ben, híres kísérletei során a francia tudós, J. Gay-Lussac felfedezte, hogy az állandó nyomású gáztömeg térfogata közvetlenül függ a hőmérséklettől. De a legkülönösebb az volt, hogy amikor a hőmérséklet 10 Celsius-fokkal változott, a gáz térfogata ugyanannyival nőtt vagy csökkent. A szükséges számítások elvégzése után Gay-Lussac megállapította, hogy ez az érték a gáz térfogatának 1/273-ának felel meg 0 °C hőmérsékleten.

Ebből a törvényből az a kézenfekvő következtetés következett: a -2730C-nak megfelelő hőmérséklet a legalacsonyabb hőmérséklet, amelyhez közeledve sem lehet elérni. Ezt a hőmérsékletet "abszolút nulla hőmérsékletnek" nevezik.

Sőt, az abszolút nulla lett az abszolút hőmérsékleti skála megalkotásának kiindulópontja, amelyben W. Thomson angol fizikus, más néven Lord Kelvin is aktívan részt vett.

Fő kutatása annak bizonyítására irányult, hogy a természetben egyetlen testet sem lehet abszolút nulla alá hűteni. Ugyanakkor a másodikat is aktívan alkalmazta, ezért az általa 1848-ban bevezetett abszolút hőmérsékleti skála termodinamikai vagy „Kelvin-skála” néven vált ismertté.

A következő években és évtizedekben az "abszolút nulla" fogalmának csak számszerű finomítására került sor, amelyet számos megállapodás után -273,150 С-nak kezdtek tekinteni.

Azt is érdemes megjegyezni, hogy az abszolút nulla nagyon fontos szerep A helyzet az, hogy 1960-ban a következő Általános Súly- és Mértékkonferencián a termodinamikai hőmérséklet mértékegysége - a kelvin - a hat alapvető mértékegység egyike lett. Ugyanakkor konkrétan kikötötték, hogy egy Kelvin-fok számszerűen egyenlő eggyel, csak itt a „Kelvin szerinti” referenciapont abszolút nullának számít, azaz -273,150С.

Az abszolút nulla fő fizikai jelentése az, hogy az alap szerint fizikai törvények, ezen a hőmérsékleten a mozgás energiája elemi részecskék, mint például az atomok és molekulák, egyenlő nullával, és ebben az esetben ezeknek a részecskéknek minden kaotikus mozgásának meg kell állnia. Abszolút nullával egyenlő hőmérsékleten az atomoknak és molekuláknak világos helyet kell foglalniuk a kristályrács fő pontjaiban, rendezett rendszert alkotva.

Jelenleg speciális berendezések segítségével a tudósok csak néhány milliomoddal magasabb hőmérsékletet tudtak elérni az abszolút nullánál. Fizikailag lehetetlen magát ezt az értéket elérni a termodinamika fent leírt második főtétele miatt.