Zero absolut - (zero absolut). 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 care se eliberează în mediul extern în timpul. În același timp, temperatura corpului scade, adică. rămâne mai puțină energie. Teoretic, acest proces poate continua până când cantitatea de energie ajunge la un astfel de minim încât organismul nu o mai poate da.
Un precursor îndepărtat al unei astfel de idei poate fi găsit deja în M.V. Marele om de știință rus a explicat căldura prin mișcare „rotativă”. În consecință, gradul maxim 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, chiar și în laboratoarele științifice cu cele mai sofisticate echipamente. Dar oamenii de știință reușesc să răcească substanța 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 circumstanțe obișnuite. Mercurul, care se numește „argint viu”, deoarece se află într-o stare apropiată de lichid, devine solid la această temperatură – până la punctul în care poate fi folosit pentru a bate unghiile. Unele metale devin casante, precum sticla. Cauciucul devine la fel de dur. Dacă loviți un obiect de cauciuc cu un ciocan la o temperatură apropiată de zero absolut, acesta se va sparge ca sticla.

Această modificare a proprietăților este, de asemenea, asociată 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 și structura devine mai ordonată. Deci un gaz devine lichid, iar un lichid devine solid. Nivelul suprem de ordine este structura cristalină. La temperaturi foarte scăzute, chiar și substanțele care rămân în mod normal amorfe, cum ar fi cauciucul, îl dobândesc.

Fenomene interesante apar și cu metalele. Atomii rețelei cristaline vibrează cu o amplitudine mai mică, împrăștierea electronilor scade și, prin urmare, rezistența electrică scade. Metalul capătă supraconductivitate, a cărei aplicare practică pare foarte tentantă, deși greu de realizat.

Surse:

• Livanova A. Temperaturi scăzute, zero absolut și mecanică cuantică

Corp– acesta este unul dintre conceptele de bază în fizică, ceea ce înseamnă forma de existență a materiei sau substanței. Acesta este un obiect material care se caracterizează prin volum și masă, uneori și prin alți parametri. Corpul fizic este separat clar de alte corpuri printr-o graniță. Există mai multe tipuri speciale de corpuri fizice; enumerarea lor nu trebuie înțeleasă ca o clasificare.

În mecanică, un corp fizic este cel mai adesea înțeles ca un punct material. Acesta este un fel de abstractizare, a cărei principală proprietate este faptul că dimensiunile reale ale corpului pot fi neglijate pentru rezolvarea unei anumite probleme. Cu alte cuvinte, un punct material este un corp foarte specific care are dimensiuni, formă și alte caracteristici similare, dar nu sunt importante pentru a rezolva problema existentă. De exemplu, dacă trebuie să numărați un obiect pe o anumită secțiune a căii, puteți ignora complet lungimea acestuia atunci când rezolvați problema. Un alt tip de corp fizic considerat de mecanică este un corp absolut rigid. Mecanica unui astfel de corp este exact aceeași cu mecanica unui punct material, dar în plus are și alte proprietăți. Un corp absolut rigid este format din puncte, dar nici distanța dintre ele și nici distribuția masei nu se modifică sub sarcinile la care este supus corpul. Aceasta înseamnă că nu poate fi deformată. Pentru a determina poziția unui corp absolut rigid, este suficient să specificați un sistem de coordonate atașat acestuia, de obicei cartezian. În cele mai multe cazuri, centrul de masă este și centrul sistemului de coordonate. Nu există un corp absolut rigid, dar pentru rezolvarea multor probleme o astfel de abstractizare este foarte convenabilă, deși nu este luată în considerare în mecanica relativistă, deoarece cu mișcări a căror viteză este comparabilă cu viteza luminii, acest model demonstrează contradicții interne. Opusul unui corp absolut rigid este un corp deformabil,

Temperaturi zero absolut

Temperatura zero absolut- aceasta este limita minima de temperatura pe care o poate avea un corp fizic. Zero absolut servește ca origine a unei scale de temperatură absolută, cum ar fi scara Kelvin. Pe scara Celsius, 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, iar o astfel de extrapolare arată că la zero absolut energia mișcării termice a moleculelor și atomilor unei substanțe ar trebui să fie egală cu zero, adică mișcarea haotică a particulelor. se oprește și formează o structură ordonată, ocupând 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. Oscilațiile rămase, cum ar fi oscilațiile în punctul zero, se datorează proprietăților cuantice ale particulelor și vidului fizic care le înconjoară.

În prezent, în laboratoarele de fizică s-au putut obține temperaturi care depășesc zero absolut cu doar câteva milionimi de grad; a-l realiza singur, conform legilor termodinamicii, este imposibil.

Note

Literatură

• G. Burmin. Asalt la zero absolut. - M.: „Literatura pentru copii”, 1983.

Vezi de asemenea

Fundația Wikimedia.

• 2010.
• Temperatura zero absolut

Temperatura zero absolut

Vedeți ce înseamnă „Temperatura zero absolut” în alte dicționare: Temperatura zero absolut

- Temperatura zero absolut este limita minimă de temperatură pe care o poate avea un corp fizic. Zero absolut servește ca punct de plecare pentru o scară de temperatură absolută, cum ar fi scala Kelvin. Pe scara Celsius, zero absolut corespunde... ... Wikipedia ZERO ABSOLUT - ZERO ABSOLUT, temperatura la care toate componentele sistemului au cea mai mică cantitate de energie permisă de legile MECANICII CUANTICE; zero pe scara de temperatură Kelvin sau 273,15°C (459,67° Fahrenheit). La temperatura asta...

Dicționar enciclopedic științific și tehnic

Scala de temperatură absolută Temperatura termodinamică absolută

- Mișcarea termică haotică pe planul particulelor de gaz, cum ar fi atomii și moleculele Există două definiții ale temperaturii. Unul din punct de vedere cinetic molecular, celălalt din punct de vedere termodinamic. Temperatura (din latină temperatura propriu-zisă ... ... Wikipedia Temperatura termodinamică absolută

Scala de temperatură absolută

Ce este zero absolut (de obicei zero)? Există cu adevărat această temperatură oriunde în univers? Putem răci ceva la zero absolut în viața reală? Dacă vă întrebați dacă este posibil să învingeți valul de frig, haideți să explorăm cele mai îndepărtate zone ale temperaturilor reci...

Ce este zero absolut (de obicei zero)? Această temperatură există într-adevăr oriunde în Univers? Putem răci ceva la zero absolut în viața reală? Dacă vă întrebați dacă este posibil să învingeți valul de frig, haideți să explorăm cele mai îndepărtate zone ale temperaturilor reci...

De obicei stăm liniștiți când vine vorba de detalii tehnice, așa că doar pentru experți, vom sublinia că temperatura este puțin mai complicată decât am spus. Adevărata definiție a temperaturii implică câtă energie trebuie să cheltuiți pentru fiecare unitate de entropie (dezordine, dacă doriți un cuvânt mai clar). Dar să omitem subtilitățile și să ne concentrăm doar pe faptul că moleculele aleatorii de aer sau apă din gheață se vor mișca sau vibra din ce în ce mai lent pe măsură ce temperatura scade.

Zero absolut este o temperatură de -273,15 grade Celsius, -459,67 Fahrenheit și pur și simplu 0 Kelvin. Acesta este punctul în care mișcarea termică se oprește complet.

Se oprește totul?

În considerarea clasică a problemei, totul se oprește la zero absolut, dar tocmai în acest moment iese cu privirea fața teribilă a mecanicii cuantice de după colț. Una dintre predicțiile mecanicii cuantice care a stricat sângele a mai mult de câțiva fizicieni este că nu poți măsura niciodată poziția exactă sau impulsul unei particule cu o certitudine perfectă. Acesta este cunoscut sub numele de principiul incertitudinii Heisenberg.

Dacă ai putea răci o cameră închisă până la zero absolut, s-ar întâmpla lucruri ciudate (mai multe despre asta mai târziu). Presiunea aerului ar scădea aproape la zero și, deoarece presiunea aerului se opune de obicei gravitației, aerul s-ar prăbuși într-un strat foarte subțire pe podea.

Dar chiar și așa, dacă poți măsura molecule individuale, vei găsi ceva interesant: ele vibrează și se rotesc, doar puțină incertitudine cuantică la lucru. Pentru a puncta i-urile, dacă măsurați rotația moleculelor de dioxid de carbon la zero absolut, veți descoperi că atomii de oxigen zboară în jurul carbonului cu câțiva kilometri pe oră - mult mai repede decât credeați.

Conversația ajunge într-o fundătură. Când vorbim despre lumea cuantică, mișcarea își pierde sensul. La aceste scale, totul este definit de incertitudine, așa că nu este vorba că particulele sunt staționare, ci doar că nu le poți măsura niciodată ca și cum ar fi staționare.

Async: adevărat ));

));

Căutarea zeroului absolut se confruntă în esență cu aceleași probleme ca urmărirea vitezei luminii. Pentru a atinge viteza luminii este nevoie de o cantitate infinită de energie, iar atingerea zero absolut necesită extragerea unei cantități infinite de căldură. Ambele procese sunt imposibile, dacă este ceva.

În ciuda faptului că nu am atins încă starea actuală de zero absolut, suntem foarte aproape de ea (deși „foarte” în acest caz este un concept foarte liber; ca o cârmă de copii: doi, trei, patru, patru și un jumătate, patru pe sfoară, patru la un fir de păr, cinci). Cea mai rece temperatură înregistrată vreodată pe Pământ a fost înregistrată în Antarctica în 1983, la -89,15 grade Celsius (184K).

Desigur, dacă vrei să te răcori într-un mod copilăresc, trebuie să te scufunzi în adâncurile spațiului. Întregul univers este scăldat în rămășițele de radiații de la Big Bang, în cele mai goale regiuni ale spațiului - 2,73 grade Kelvin, ceea ce este puțin mai rece decât temperatura heliului lichid pe care l-am putut obține pe Pământ cu un secol în urmă.

Dar fizicienii de la temperaturi joase folosesc razele de îngheț pentru a duce tehnologia la un nivel cu totul nou. S-ar putea să vă surprindă să știți că razele înghețate iau forma laserelor. Dar cum? Laserele ar trebui să ardă.

Totul este adevărat, dar laserele au o singură caracteristică - s-ar putea spune chiar suprema: toată lumina este emisă la o singură frecvență. Atomii neutri obișnuiți nu interacționează deloc cu lumina decât dacă frecvența este reglată cu precizie. Dacă un atom zboară către o sursă de lumină, lumina primește o schimbare Doppler și atinge o frecvență mai mare. Atomul absoarbe mai puțină energie fotonică decât ar putea. Deci, dacă reglați laserul mai jos, atomii care se mișcă rapid vor absorbi lumina și, emitând un foton într-o direcție aleatorie, ei vor pierde puțină energie în medie. Dacă repetați procesul, puteți răci gazul la o temperatură mai mică de un nanoKelvin, o miliardime de grad.

Totul capătă un ton mai extrem. Recordul mondial pentru cea mai scăzută temperatură este mai puțin de o zecime de miliard de grade peste zero absolut. Dispozitivele care realizează acest lucru captează atomii în câmpuri magnetice. „Temperatura” depinde nu atât de atomii înșiși, cât de spinul nucleelor ​​atomice.

Acum, pentru a restabili dreptatea, trebuie să fim puțin creativi. Când de obicei ne imaginăm ceva înghețat la o miliardime de grad, probabil că veți obține o imagine a moleculelor de aer care îngheață în loc. Ne putem imagina chiar un dispozitiv apocaliptic distructiv care îngheață spatele atomilor.

În cele din urmă, dacă vrei cu adevărat să experimentezi temperaturi scăzute, tot ce trebuie să faci este să aștepți. După aproximativ 17 miliarde de ani, radiația de fundal din Univers se va răci la 1K. În 95 de miliarde de ani temperatura va fi de aproximativ 0,01K. În 400 de miliarde de ani, spațiul adânc va fi la fel de rece ca cel mai rece experiment de pe Pământ, și chiar mai rece după aceea.

Dacă vă întrebați de ce universul se răcește atât de repede, mulțumiți vechilor noștri prieteni: entropia și energia întunecată. Universul se află în modul de accelerare, intrând într-o perioadă de creștere exponențială care va continua pentru totdeauna. Lucrurile se vor îngheța foarte repede.

ce ne pasă?

Toate acestea, desigur, sunt minunate, iar doborârea recordurilor este, de asemenea, drăguță. Dar ce rost are? Ei bine, există o mulțime de motive bune pentru a înțelege temperaturile scăzute, și nu doar ca un câștigător.

Oamenii buni de la NIST, de exemplu, ar dori doar să facă un ceas cool. Standardele de timp se bazează pe lucruri precum frecvența atomului de cesiu. Dacă atomul de cesiu se mișcă prea mult, se creează incertitudine în măsurători, care în cele din urmă va duce la defecțiunea ceasului.

Dar mai important, mai ales din punct de vedere științific, materialele se comportă nebun la temperaturi extrem de scăzute. De exemplu, la fel cum un laser este format din fotoni care sunt sincronizați între ei - la aceeași frecvență și fază - așa se poate crea un material cunoscut sub numele de condensat Bose-Einstein. În ea, toți atomii sunt în aceeași stare. Sau imaginați-vă un amalgam în care fiecare atom își pierde individualitatea și întreaga masă reacționează ca un super-atom nul.

La temperaturi foarte scăzute, multe materiale devin superfluide, ceea ce înseamnă că nu pot avea deloc vâscozitate, se pot stivui în straturi ultra-subțiri și chiar sfidează gravitația pentru a obține un minim de energie. De asemenea, la temperaturi scăzute, multe materiale devin supraconductoare, adică nu există rezistență electrică.

Supraconductorii sunt capabili să răspundă la câmpurile magnetice externe în așa fel încât să le anuleze complet în interiorul metalului. Ca rezultat, puteți combina temperatura rece și un magnet și obțineți ceva de genul levitației.

De ce există zero absolut, dar nu maxim absolut?

Să ne uităm la cealaltă extremă. Dacă temperatura este pur și simplu o măsură a energiei, atunci ne putem imagina pur și simplu atomii care se apropie din ce în ce mai mult de viteza luminii. Acest lucru nu poate dura pentru totdeauna, nu-i așa?

Răspunsul scurt este: nu știm. Este posibil să existe, literalmente, o temperatură infinită, dar dacă există o limită absolută, universul tânăr oferă câteva indicii destul de interesante despre ce este. Cea mai ridicată temperatură cunoscută vreodată (cel puțin în universul nostru) a avut loc probabil în timpul a ceea ce este cunoscut sub numele de timpul lui Planck.

A fost un moment la 10^-43 de secunde după Big Bang când gravitația s-a separat de mecanica cuantică și fizica a devenit exact ceea ce este acum. Temperatura la acel moment era de aproximativ 10^32 K. Acesta este de septilioane de ori mai fierbinte decât interiorul Soarelui nostru.

Din nou, nu suntem deloc siguri dacă aceasta este cea mai caldă temperatură care ar putea fi. Deoarece nu avem nici măcar un model mare al universului pe vremea lui Planck, nici măcar nu suntem siguri că universul a fiert într-o asemenea stare. În orice caz, suntem de multe ori mai aproape de zero absolut decât de căldură absolută.

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, iar o astfel de extrapolare arată că la zero absolut energia mișcării termice a moleculelor și atomilor unei substanțe ar trebui să fie egală cu zero, adică mișcarea haotică a particulelor. se oprește și formează o structură ordonată, ocupând 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. Oscilațiile rămase, cum ar fi oscilațiile în punctul zero, se datorează proprietăților cuantice ale particulelor și vidului fizic care le înconjoară.

În prezent, în laboratoarele de fizică s-au putut obține temperaturi care depășesc zero absolut cu doar câteva milionimi de grad; a-l realiza singur, conform legilor termodinamicii, este imposibil.

Note

Literatură

• G. Burmin. Asalt la zero absolut. - M.: „Literatura pentru copii”, 1983.

Vezi de asemenea

Fundația Wikimedia.

Vedeți ce este „zero absolut” în alte dicționare:

ZERO ABSOLUT, temperatura la care toate componentele sistemului au cea mai mică cantitate de energie permisă de legile MECANICII CANTICE; zero pe scara de temperatură Kelvin sau 273,15°C (459,67° Fahrenheit). La temperatura asta... - ZERO ABSOLUT, temperatura la care toate componentele sistemului au cea mai mică cantitate de energie permisă de legile MECANICII CUANTICE; zero pe scara de temperatură Kelvin sau 273,15°C (459,67° Fahrenheit). La temperatura asta...

Temperatura este limita minimă de temperatură pe care o poate avea un corp fizic. Zero absolut servește ca punct de plecare pentru o scară de temperatură absolută, cum ar fi scala Kelvin. Pe scara Celsius, zero absolut corespunde unei temperaturi de −273 ... Wikipedia

TEMPERATURA ZERO ABSOLUT- începutul scalei de temperatură termodinamică; situat la 273,16 K (Kelvin) sub (vezi) apă, i.e. egal cu 273,16°C (Celsius). Zero absolut este cea mai scăzută temperatură din natură și practic de neatins... Marea Enciclopedie Politehnică

Aceasta este limita minimă de temperatură pe care o poate avea un corp fizic. Zero absolut servește ca punct de plecare pentru o scară de temperatură absolută, cum ar fi scala Kelvin. Pe scara Celsius, zero absolut corespunde unei temperaturi de -273,15 °C.… … Wikipedia

Temperatura zero absolut este limita minimă de temperatură pe care o poate avea un corp fizic. Zero absolut servește ca punct de plecare pentru o scară de temperatură absolută, cum ar fi scala Kelvin. Pe scara Celsius, zero absolut corespunde... ... Wikipedia

Razg. Neglijare O persoană nesemnificativă, nesemnificativă. FSRY, 288; BTS, 24; ZS 1996, 33...

zero-zero absolut... Dicționar de idiomuri rusești

Zero și zero substantiv, m., folosit. comparaţie adesea Morfologie: (nu) ce? zero și zero, de ce? zero și zero, (vezi) ce? zero și zero, ce? zero și zero, ce zici? aproximativ zero, zero; pl. Ce? zerouri și zerouri, (nu) ce? zerouri și zerouri, de ce? zerouri și zerouri, (văd)… … Dicţionarul explicativ al lui Dmitriev

Zero absolut (zero). Razg. Neglijare O persoană nesemnificativă, nesemnificativă. FSRY, 288; BTS, 24; ZS 1996, 33 V zero. 1. Jarg. spun ei Glumind. fier. Despre intoxicație severă. Yuganovs, 471; Vakhitov 2003, 22. 2. Zharg. muzică Exact, în deplină conformitate cu... ... Dicționar mare de proverbe rusești

absolut- absurditate absolută, autoritate absolută, impecabilitate absolută, dezordine absolută, ficțiune absolută, imunitate absolută, lider absolut, minim absolut, monarh absolut, moralitate absolută, zero absolut... Dicționar de idiomuri rusești

Cărți

• Zero absolut, Pavel absolut. Viața tuturor creațiilor omului de știință nebun din rasa Nes este foarte scurtă. Dar următorul experiment are șansa să existe. Ce îl așteaptă înainte?...

Te-ai gândit vreodată cât de scăzută poate fi temperatura? Ce este zero absolut? Va fi vreodată omenirea capabilă 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 pur și simplu curioși.

Ce este zero absolut

Chiar dacă nu ți-a plăcut fizica încă din copilărie, probabil că ești familiarizat cu 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 posibil, teoretic, termometrul va fi la -273,15 grade Celsius. Această valoare se numește zero absolut. Cu alte cuvinte, aceasta este limita minimă posibilă până la care corpul fizic poate fi răcit. Există chiar și o scară de temperatură absolută (scara Kelvin), în care zero absolut este punctul de referință, iar o diviziune 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 perspective enorme pentru umanitate.

De ce este asta atât de important

Temperaturile extrem de scăzute și extrem de ridicate sunt strâns legate de conceptele de superfluiditate și supraconductivitate. Dispariția rezistenței electrice în supraconductori va face posibilă atingerea unor valori de eficiență inimaginabile și eliminarea oricăror pierderi de energie. Dacă am putea găsi o cale care să ne permită să ajungem liber la valoarea „zerului absolut”, multe dintre problemele umanității ar fi rezolvate. Trenuri care plutesc deasupra șinelor, motoare mai ușoare și mai mici, transformatoare și generatoare, magnetoencefalografie de înaltă precizie, ceasuri de înaltă precizie - acestea sunt doar câteva exemple din ceea ce poate aduce supraconductivitatea în viața noastră.

Ultimele progrese științifice

În septembrie 2003, cercetătorii de la MIT și NASA au reușit să răcească gazul de sodiu la un nivel record. În timpul experimentului, acestea au fost cu doar o jumătate de miliardime de grad mai puțin de marcajul final (zero absolut). În timpul testelor, sodiul a fost constant 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 folosit o tehnică al cărei autor (Wolfgang Ketterle) a primit Premiul Nobel pentru Fizică în 2001. Punctul cheie în teste au fost procesele gazoase de condensare 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, temperatura zero absolut rămâne de neatins pentru știință, deși oamenii de știință au reușit să se apropie de ea la o distanță neglijabilă.