Akékoľvek meranie vyžaduje referenčný bod. Teplota nie je výnimkou. Na stupnici Fahrenheita je tento nulový bod teplotou zmiešaného snehu stolová soľ, pre Celziovu stupnicu - bod tuhnutia vody. Existuje však špeciálny referenčný bod teploty - absolútna nula. Absolútna teplota nula zodpovedá 273,15 stupňom Celzia pod nulou, 459,67 Fahrenheita pod nulou. Pre Kelvinovu teplotnú stupnicu je táto teplota samotná nulovou značkou.

Podstata absolútnej nulovej teploty

Pojem absolútnej nuly vychádza zo samotnej podstaty teploty. Každé telo má energiu, ktorú odovzdáva vonkajšiemu prostrediu pri prenose tepla. V tomto prípade sa telesná teplota znižuje, t.j. zostáva menej energie. Teoreticky môže tento proces pokračovať dovtedy, kým množstvo energie nedosiahne také minimum, pri ktorom ju telo už nedokáže rozdávať.
Vzdialenú predzvesť takejto myšlienky možno nájsť už u M.V.Lomonosova. Veľký ruský vedec vysvetlil teplo "rotačným" pohybom. Preto je medzným stupňom ochladzovania úplné zastavenie takéhoto pohybu.Podľa moderné nápady, teplota absolútnej nuly je stav hmoty, v ktorom sú molekuly na najnižšej možnej energetickej úrovni. S menšou energiou, t.j. pri nižších teplotách žiadne fyzické telo nemôže existovať.

Teória a prax

Absolútna nulová teplota je teoretickým pojmom, je nemožné ju v praxi dosiahnuť v zásade ani v podmienkach vedeckých laboratórií s tým najsofistikovanejším vybavením. Vedcom sa ale darí ochladiť hmotu na veľmi nízke teploty, ktoré sa blížia k absolútnej nule.Pri takýchto teplotách získavajú látky úžasné vlastnosti, ktoré za normálnych okolností mať nemôžu. Ortuť, nazývaná „živé striebro“ kvôli svojmu takmer tekutému stavu, sa pri tejto teplote stáva tuhou až do bodu, kedy môže zabíjať klince. Niektoré kovy sa stávajú krehkými, napríklad sklo. Guma sa stáva tvrdou a krehkou. Ak pri teplote blízkej absolútnej nule udriete kladivom do gumeného predmetu, rozbije sa ako sklo Takáto zmena vlastností súvisí aj s charakterom tepla. Čím vyššia je teplota fyzického tela, tým intenzívnejšie a chaotickejšie sa molekuly pohybujú. Keď teplota klesá, pohyb sa stáva menej intenzívnym a štruktúra sa stáva usporiadanejšou. Takže plyn sa stáva kvapalinou a kvapalina sa stáva pevnou látkou. Obmedzujúcou úrovňou poriadku je kryštálová štruktúra. Pri ultranízkych teplotách ju získavajú aj látky, ktoré v normálnom stave zostanú amorfné, napríklad guma.K zaujímavým javom dochádza aj pri kovoch. Atómy kryštálovej mriežky vibrujú s menšou amplitúdou, rozptyl elektrónov sa znižuje, preto sa znižuje elektrický odpor. Kov získava supravodivosť, praktické využitiečo sa zdá byť veľmi lákavé, aj keď ťažko dosiahnuteľné.

Veda

Až donedávna bola najchladnejšia teplota, akú fyzické telo mohlo mať, teplota „absolútnej nuly“ na Kelvinovej stupnici. Zodpovedá to −273,15 stupňov Celzia alebo -460 stupňov Fahrenheita.

Teraz sa fyzikom z Nemecka podarilo dosiahnuť teploty pod absolútnou nulou. Takýto objav pomôže vedcom pochopiť javy ako temná energia a vytvoriť nové formy hmoty.

Teplota absolútnej nuly

V polovici 19. storočia vytvoril britský fyzik Lord Kelvin absolútnu teplotnú stupnicu a určil ju nič nemôže byť chladnejšie ako absolútna nula. Keď majú častice teplotu absolútnej nuly, prestanú sa pohybovať a nemajú žiadnu energiu.

Teplota objektu je mierou toho, ako veľmi sa atómy pohybujú. Čím je objekt chladnejší, tým pomalšie sa atómy pohybujú. Pri absolútnej nule alebo -273,15 stupňoch Celzia sa atómy prestávajú pohybovať.

V 50. rokoch začali fyzici tvrdiť, že častice nie vždy strácajú energiu pri absolútnej nule.

Vedci z Univerzita Ludwiga Maximiliána v Mníchove a Inštitút Maxa Plancka pre kvantovú optiku v Garching vytvoril plyn, ktorý sa stal chladnejšie ako absolútna nula o niekoľko nanokelvinov.

Ochladili asi 100 000 atómov na pozitívnu teplotu niekoľkých nanokelvinov (nanokelvin je jedna miliardtina kelvinu) a pomocou siete laserových lúčov a magnetických polí kontrolovali správanie atómov a posúvali ich na nový teplotný limit.

najvyššia teplota

Ak sa uvažuje o najnižšej možnej teplote absolútna nula, potom akú teplotu možno považovať za jej opak - najvyššiu teplotu? Podľa kozmologických modelov je najvyššou možnou teplotou Planckova teplota, ktorá zodpovedá 1,416785(71)x1032 kelvinov (141 nemilióna 679 oktiliónov stupňov).

Náš vesmír už prekonal Planckovu teplotu. Stalo sa to 10-42 sekúnd potom veľký tresk keď sa zrodil vesmír.

Najnižšia teplota na Zemi

Najnižšia teplota na Zemi bola zaznamenaná 21. júla 1983 na stanici Vostok v Antarktíde a bola -89,2 stupňov Celzia.

Stanica Vostok je najchladnejšie trvalo obývané miesto na Zemi. Založilo ho Rusko v roku 1957 a nachádza sa v nadmorskej výške 3488 metrov nad morom.

Najvyššia teplota na Zemi

Najvyššia teplota na Zemi bola zaznamenaná 10. júla 1913 v Death Valley v Kalifornii a bolo 56,7 stupňov Celzia.

Doterajší rekord najvyššej teploty na svete v meste Al Aziziyah v Líbyi, ktorý dosahoval 57,7 stupňa Celzia, bol vyvrátený. Svetová meteorologická organizácia z dôvodu nespoľahlivosti údajov.

Absolútna nula zodpovedá teplote −273,15 °C.

Verí sa, že absolútna nula je v praxi nedosiahnuteľná. Jeho existencia a poloha na teplotnej škále vyplýva z extrapolácie pozorovaných fyzikálnych javov, pričom takáto extrapolácia ukazuje, že pri absolútnej nule sa energia tepelného pohybu molekúl a atómov látky musí rovnať nule, teda chaotický pohyb častíc sa zastaví a vytvoria usporiadanú štruktúru, zaujímajúcu jasnú polohu v uzloch kryštálovej mriežky. V skutočnosti však aj pri absolútnej nulovej teplote zostanú pravidelné pohyby častíc, ktoré tvoria hmotu. Zvyšné fluktuácie, ako napríklad vibrácie nulového bodu, sú spôsobené kvantovými vlastnosťami častíc a fyzikálnym vákuom, ktoré ich obklopuje.

V súčasnosti sú fyzikálne laboratóriá schopné získať teploty prekračujúce absolútnu nulu len o niekoľko milióntin stupňa; nie je možné ho dosiahnuť, podľa zákonov termodynamiky.

Poznámky

Literatúra

• G. Burmin. Búrlivá absolútna nula. - M.: "Literatúra pre deti", 1983.

pozri tiež

Nadácia Wikimedia. 2010.

Synonymá:

Pozrite sa, čo je „Absolútna nula“ v iných slovníkoch:

Teploty, pôvod teploty na termodynamickej teplotnej stupnici (pozri TERMODYNAMICKÁ TEPLOTA STUPNICA). Absolútna nula sa nachádza 273,16 °C pod teplotou trojného bodu (pozri TRIPLE BOD) vody, pre ktorú ... ... encyklopedický slovník

Teploty, pôvod teploty na termodynamickej teplotnej stupnici. Absolútna nula sa nachádza 273,16°C pod trojitým bodom teploty vody (0,01°C). Absolútna nula je zásadne nedosiahnuteľná, teploty sú prakticky dosiahnuté, ... ... Moderná encyklopédia

Teploty sú zdrojom údajov o teplote na termodynamickej teplotnej stupnici. Absolútna nula sa nachádza 273,16.C pod teplotou trojného bodu vody, pre ktorú je akceptovaná hodnota 0,01.C. Absolútna nula je v podstate nedosiahnuteľná (pozri ... ... Veľký encyklopedický slovník

Teplota vyjadrujúca neprítomnosť tepla je 218 ° C. Slovník cudzích slov zahrnutých v ruskom jazyku. Pavlenkov F., 1907. absolútna nulová teplota (fyz.) – najnižšia možná teplota (273,15°C). Veľký slovník… … Slovník cudzích slov ruského jazyka

absolútna nula- Extrémne nízka teplota, pri ktorej sa zastaví tepelný pohyb molekúl, v Kelvinovej stupnici absolútna nula (0°K) zodpovedá -273,16 ± 0,01°C ... Geografický slovník

Existuje., počet synoným: 15 nula (8) malý muž(32) malé smaženie ... Slovník synonym

Extrémne nízka teplota, pri ktorej sa zastaví tepelný pohyb molekúl. Tlak a objem ideálneho plynu sa podľa Boyleho Mariotteho zákona rovná nule a referenčný bod pre absolútnu teplotu na Kelvinovej stupnici sa berie ... ... Ekologický slovník

absolútna nula-- [A.S. Goldberg. Anglický ruský energetický slovník. 2006] Témy energie vo všeobecnosti EN nulový bod … Technická príručka prekladateľa

Referenčný bod absolútnej teploty. Zodpovedá 273,16 ° C. V súčasnosti vo fyzikálnych laboratóriách bolo možné dosiahnuť teplotu presahujúcu absolútnu nulu len o niekoľko milióntin stupňa, ale dosiahnuť ju podľa zákonov ... ... Collierova encyklopédia

absolútna nula- absoliutusis nulis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Termodinaminės temperatūros atskaitos pradžia, esanti 273,16 K žemiau vandens trigubojo taško. Teplota 273,16 °C, 459,69 °F teplota 0 K. atitikmenys: anglicky… … Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas

absolútna nula- absoliutusis nulis statusas T sritis chemija apibrėžtis Kelvino skalės nulis (−273,16 °C). atitikmenys: angl. absolútna nula rus. absolútna nula... Chemijos terminų aiskinamasis žodynas

Premýšľali ste niekedy o tom, aká nízka môže byť teplota? Čo je absolútna nula? Podarí sa to ľudstvu niekedy dosiahnuť a aké možnosti sa po takomto objave otvoria? Tieto a ďalšie podobné otázky už dlho zamestnávajú mysle mnohých fyzikov a jednoducho zvedavých ľudí.

Čo je absolútna nula

Aj keď ste od detstva nemali radi fyziku, pravdepodobne poznáte pojem teplota. Vďaka molekulárnej kinetickej teórii dnes vieme, že medzi ňou a pohybmi molekúl a atómov existuje určité statické spojenie: čím vyššia je teplota akéhokoľvek fyzického telesa, tým rýchlejšie sa pohybujú jeho atómy a naopak. Vynára sa otázka: „Existuje taká spodná hranica, pri ktorej elementárne častice zamrznú na mieste?“. Vedci sa domnievajú, že je to teoreticky možné, teplomer bude okolo -273,15 stupňa Celzia. Táto hodnota sa nazýva absolútna nula. Inými slovami, toto je minimálna možná hranica, na ktorú sa môže fyzické telo ochladiť. Existuje dokonca aj absolútna teplotná stupnica (Kelvinova stupnica), v ktorej je referenčným bodom absolútna nula a jednotkový diel stupnice sa rovná jednému stupňu. Vedci na celom svete neprestávajú pracovať na dosiahnutí tejto hodnoty, pretože to ľudstvu sľubuje veľké vyhliadky.

Prečo je to také dôležité

Extrémne nízke a extrémne vysoké teploty úzko súvisia s pojmom supratekutosť a supravodivosť. Zmiznutie elektrického odporu v supravodičoch umožní dosiahnuť nemysliteľné hodnoty účinnosti a eliminovať akékoľvek straty energie. Ak by sa podarilo nájsť spôsob, ktorý by umožnil slobodne dosiahnuť hodnotu „absolútnej nuly“, mnohé problémy ľudstva by boli vyriešené. Vlaky vznášajúce sa nad koľajnicami, ľahšie a menšie motory, transformátory a generátory, vysoko presná magnetoencefalografia, vysoko presné hodiny sú len niekoľkými príkladmi toho, čo môže supravodivosť priniesť do našich životov.

Najnovšie vedecké úspechy

V septembri 2003 sa výskumníkom z MIT a NASA podarilo ochladiť plynný sodík na historické minimum. Počas experimentu im chýbalo do cieľa (absolútna nula) len pol miliardtiny stupňa. Počas testov bol sodík vždy v magnetickom poli, ktoré mu bránilo dotýkať sa stien nádoby. Ak by bolo možné prekonať teplotnú bariéru, molekulárny pohyb v plyne by sa úplne zastavil, pretože takéto ochladzovanie by vytiahlo všetku energiu zo sodíka. Výskumníci použili techniku, ktorej autor (Wolfgang Ketterle) dostal v roku 2001 nobelová cena vo fyzike. Kľúčovým bodom vykonaných testov boli plynné Bose-Einsteinove kondenzačné procesy. Medzitým ešte nikto nezrušil tretí termodynamický zákon, podľa ktorého je absolútna nula nielen neprekonateľnou, ale aj nedosiahnuteľnou hodnotou. Okrem toho platí Heisenbergov princíp neurčitosti a atómy sa jednoducho nedokážu zastaviť. Teplota absolútnej nuly pre vedu tak zatiaľ zostáva nedosiahnuteľná, hoci sa k nej vedci dokázali priblížiť na zanedbateľne malú vzdialenosť.

Fyzikálny pojem „teplota absolútnej nuly“ má za moderná veda veľmi dôležité: s tým úzko súvisí pojem ako supravodivosť, ktorého objav v druhej polovici 20. storočia vyvolal veľký rozruch.

Aby sme pochopili, čo je absolútna nula, mali by sme sa odvolať na diela takých slávnych fyzikov ako G. Fahrenheit, A. Celsius, J. Gay-Lussac a W. Thomson. Práve oni zohrali kľúčovú úlohu pri vytváraní hlavných teplotných škál používaných dodnes.

Prvý, kto v roku 1714 ponúkol vlastnú teplotnú stupnicu, bol nemecký fyzik G. Fahrenheit. Zároveň bola teplota zmesi, ktorá obsahovala sneh a čpavok, braná ako absolútna nula, teda najnižší bod na tejto stupnici. Ďalším dôležitým ukazovateľom bol, ktorý sa začal rovnať 1000. Podľa toho sa každý diel tejto stupnice nazýval „stupeň Fahrenheita“ a samotná stupnica sa nazývala „stupnica Fahrenheita“.

Po 30 rokoch švédsky astronóm A. Celsius navrhol vlastnú teplotnú stupnicu, kde hlavnými bodmi bola teplota topenia ľadu a vody. Táto stupnica sa nazývala "stupnica Celzia", ​​je stále populárna vo väčšine krajín sveta vrátane Ruska.

V roku 1802 francúzsky vedec J. Gay-Lussac pri vykonávaní svojich slávnych experimentov zistil, že objem hmoty plynu pri konštantnom tlaku je priamo závislý od teploty. Najkurióznejšie však bolo, že keď sa teplota zmenila o 10 Celzia, objem plynu sa zväčšil alebo zmenšil o rovnakú hodnotu. Po vykonaní potrebných výpočtov Gay-Lussac zistil, že táto hodnota sa rovná 1/273 objemu plynu pri teplote 0 °C.

Z tohto zákona vyplýva zrejmý záver: teplota rovnajúca sa -2730 °C je najnižšia teplota, ani pri jej priblížení nie je možné ju dosiahnuť. Táto teplota sa nazýva „teplota absolútnej nuly“.

Absolútna nula sa navyše stala východiskom pre vytvorenie absolútnej teplotnej stupnice, na ktorej sa aktívne podieľal anglický fyzik W. Thomson, známy aj ako Lord Kelvin.

Jeho hlavný výskum sa týkal dôkazu, že žiadne teleso v prírode nemôže byť ochladené pod absolútnu nulu. Zároveň aktívne používal druhú, preto sa ním zavedená absolútna teplotná stupnica v roku 1848 stala známou ako termodynamická alebo "Kelvinova stupnica".

V nasledujúcich rokoch a desaťročiach došlo len k číselnému spresneniu pojmu „absolútna nula“, ktorý sa po početných dohodách začal považovať za rovný -273,150C.

Za zmienku tiež stojí, že absolútna nula hrá veľmi dôležitá úloha Ide o to, že v roku 1960 na nasledujúcej Generálnej konferencii pre váhy a miery sa jednotka termodynamickej teploty - kelvin - stala jednou zo šiestich základných jednotiek merania. Zároveň bolo špecificky stanovené, že jeden stupeň Kelvina sa číselne rovná jednej, iba tu sa referenčný bod „podľa Kelvina“ považuje za absolútnu nulu, to znamená -273,150С.

Hlavným fyzikálnym významom absolútnej nuly je, že podľa zákl fyzikálne zákony, pri tejto teplote energia pohybu elementárne častice, ako sú atómy a molekuly, sa rovná nule a v tomto prípade by sa mal zastaviť akýkoľvek chaotický pohyb práve týchto častíc. Pri teplote rovnajúcej sa absolútnej nule by atómy a molekuly mali zaujať jasnú polohu v hlavných bodoch kryštálovej mriežky a vytvoriť tak usporiadaný systém.

V súčasnosti sa vedcom pomocou špeciálneho zariadenia podarilo získať teplotu len o niekoľko milióntín vyššiu ako absolútnu nulu. Je fyzikálne nemožné dosiahnuť túto hodnotu samotnú kvôli druhému termodynamickému zákonu opísanému vyššie.