Hvad er absolut 0 temperatur. absolut nul

Den begrænsende temperatur, ved hvilken volumenet af en ideel gas bliver nul, tages som den absolutte nultemperatur. Imidlertid kan mængden af reelle gasser ved absolut nultemperatur ikke forsvinde. Giver denne temperaturgrænse så mening?

Den begrænsende temperatur, hvis eksistens følger af Gay-Lussac-loven, giver mening, da det er praktisk muligt at tilnærme egenskaberne af en rigtig gas til egenskaberne af en ideel. For at gøre dette er det nødvendigt at tage en stadig mere fortærnet gas, så dens tæthed har en tendens til nul. Med faldende temperatur vil volumenet af en sådan gas faktisk tendere til grænsen, tæt på nul.

Lad os finde værdien af det absolutte nul på Celsius-skalaen. Sæt lighedstegn mellem volumen Vi formel (3.6.4) til nul og under hensyntagen til det

Derfor er den absolutte nultemperatur

* En mere nøjagtig værdi for det absolutte nulpunkt: -273,15 °C.

Dette er den begrænsende, laveste temperatur i naturen, den "største eller sidste grad af kulde", hvis eksistens Lomonosov forudsagde.

Kelvin skala

Kelvin William (Thomson W.) (1824-1907) - en fremragende engelsk fysiker, en af grundlæggerne af termodynamikken og den molekylær-kinetiske teori om gasser.

Kelvin introducerede den absolutte temperaturskala og gav en af formuleringerne af termodynamikkens anden lov i form af umuligheden af fuldstændig omdannelse af varme til arbejde. Han beregnede størrelsen af molekyler baseret på måling af overfladeenergien af en væske. I forbindelse med lægningen af det transatlantiske telegrafkabel udviklede Kelvin teorien om elektromagnetiske svingninger og udledte en formel for perioden med frie svingninger i kredsløbet. For videnskabelige fortjenester modtog W. Thomson titlen Lord Kelvin.

Den engelske videnskabsmand W. Kelvin introducerede den absolutte temperaturskala. Nultemperatur på Kelvin-skalaen svarer til det absolutte nulpunkt, og temperaturenheden på denne skala er lig med grader Celsius, så den absolutte temperatur T er relateret til temperatur på Celsius-skalaen ved formlen

(3.7.6)

Figur 3.11 viser den absolutte skala og Celsius-skalaen til sammenligning.

SI-enheden for absolut temperatur kaldes kelvin (forkortet K). Derfor er én grad Celsius lig med én grad Kelvin: 1 °C = 1 K.

Den absolutte temperatur, per definition givet ved formel (3.7.6), er således en afledt størrelse, der afhænger af Celsius-temperaturen og af den eksperimentelt bestemte værdi af a. Det er dog af grundlæggende betydning.

Fra den molekylære kinetiske teoris synspunkt er den absolutte temperatur relateret til den gennemsnitlige kinetiske energi af den tilfældige bevægelse af atomer eller molekyler. På T = Om Til den termiske bevægelse af molekyler stopper. Dette vil blive diskuteret mere detaljeret i kapitel 4.

Volumen kontra absolut temperatur

Ved at bruge Kelvin-skalaen kan Gay-Lussac-loven (3.6.4) skrives i en enklere form. Som

(3.7.7)

Rumfanget af en gas af en given masse ved konstant tryk er direkte proportional med den absolutte temperatur.

Det følger heraf, at forholdet mellem gasvolumener af samme masse i forskellige tilstande ved samme tryk er lig med forholdet mellem absolutte temperaturer:

(3.7.8)

Der er en mindst mulig temperatur, ved hvilken volumenet (og trykket) af en ideel gas forsvinder. Dette er absolut nul temperatur:-273 °С. Det er praktisk at måle temperaturen fra det absolutte nulpunkt. Sådan er den absolutte temperaturskala opbygget.

Absolut nul svarer til en temperatur på -273,15 °C.

Det menes, at det absolutte nul er uopnåeligt i praksis. Dets eksistens og placering på temperaturskalaen følger af ekstrapoleringen af de observerede fysiske fænomener, mens en sådan ekstrapolation viser, at energien af den termiske bevægelse af molekyler og atomer i et stof ved absolut nul skal være lig med nul, det vil sige den kaotiske bevægelse af partikler stopper, og de danner en ordnet struktur, der indtager en klar position i krystalgitterets noder. Men faktisk, selv ved absolut nultemperatur, vil de regelmæssige bevægelser af partiklerne, der udgør stoffet, forblive. De resterende udsving, såsom nulpunktsvibrationer, skyldes partiklernes kvanteegenskaber og det fysiske vakuum, der omgiver dem.

På nuværende tidspunkt har fysiske laboratorier været i stand til at opnå temperaturer, der kun overstiger det absolutte nulpunkt med nogle få milliontedele af en grad; det er umuligt at opnå det ifølge termodynamikkens love.

Noter

Litteratur

G. Burmin. Stormende absolut nul. - M .: "Børnelitteratur", 1983.

se også

Wikimedia Foundation. 2010 .

Synonymer:

Se, hvad "Absolute Zero" er i andre ordbøger:

Temperaturer, temperaturens oprindelse på den termodynamiske temperaturskala (se TERMODYNAMISK TEMPERATURSKALA). Det absolutte nulpunkt er placeret 273,16 ° C under den tredobbelte temperatur (se TRIPLE POINT) for vand, for hvilket ... ... encyklopædisk ordbog

Temperaturer, temperaturens oprindelse på den termodynamiske temperaturskala. Det absolutte nulpunkt er placeret 273,16°C under vandets tredobbelte temperatur (0,01°C). Det absolutte nulpunkt er grundlæggende uopnåeligt, temperaturer er praktisk talt nået, ... ... Moderne Encyklopædi

Temperaturer er oprindelsen af temperaturaflæsningen på den termodynamiske temperaturskala. Det absolutte nulpunkt er placeret 273.16.C under temperaturen af vandets tredobbelte punkt, for hvilken værdien på 0.01.C accepteres. Absolut nul er grundlæggende uopnåeligt (se ... ... Stor encyklopædisk ordbog

Temperaturen, der udtrykker fraværet af varme, er 218 ° C. Ordbog over fremmede ord inkluderet i det russiske sprog. Pavlenkov F., 1907. absolut nultemperatur (fys.) – den lavest mulige temperatur (273,15°C). Stor ordbog ...... Ordbog over fremmede ord i det russiske sprog

absolut nul- Den ekstremt lave temperatur, ved hvilken den termiske bevægelse af molekyler stopper, i Kelvin-skalaens absolutte nul (0°K) svarer til -273,16 ± 0,01°C ... Geografisk ordbog

Eksisterende, antal synonymer: 15 runde nul (8) lille mand (32) lille yngel ... Synonym ordbog

Ekstremt lav temperatur, hvorved den termiske bevægelse af molekyler stopper. Trykket og volumen af en ideel gas bliver ifølge Boyle Mariottes lov lig nul, og referencepunktet for den absolutte temperatur på Kelvin-skalaen tages ... ... Økologisk ordbog

absolut nul- - [A.S. Goldberg. Engelsk russisk energiordbog. 2006] Emner energi generelt EN nulpunkt … Teknisk oversætterhåndbog

Absolut temperaturreferencepunkt. Svarer til 273,16 ° C. På nuværende tidspunkt var det i fysiske laboratorier muligt at opnå en temperatur, der kun oversteg det absolutte nulpunkt med et par milliontedele af en grad, men at opnå det i henhold til lovene ... ... Collier Encyclopedia

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

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

Absolut nul temperatur

Absolut nul temperatur er minimumstemperaturgrænsen, som en fysisk krop kan have. Absolut nul tjener som referencepunkt for en absolut temperaturskala, såsom Kelvin-skalaen. På Celsius-skalaen svarer det absolutte nul til -273,15 °C.

Noter

Litteratur

G. Burmin. Stormende absolut nul. - M .: "Børnelitteratur", 1983.

se også

Wikimedia Foundation. 2010 .

Absolut nul temperatur
Absolut nul temperatur

Se, hvad "Absolute Zero Temperature" er i andre ordbøger:

Absolut nul temperatur- Absolut nul temperatur er minimumstemperaturgrænsen, som en fysisk krop kan have. Absolut nul er udgangspunktet for en absolut temperaturskala, såsom Kelvin-skalaen. På Celsius-skalaen svarer det absolutte nul til ... ... Wikipedia

ABSOLUT NUL- ABSOLUT NUL, den temperatur, ved hvilken alle komponenter i systemet har den mindste mængde energi, der tillades af kvantemekanikkens love; nul på Kelvin temperaturskalaen eller 273,15 °C (459,67 ° Fahrenheit). Ved denne temperatur... Videnskabelig og teknisk encyklopædisk ordbog

Absolut temperaturskala

Absolut termodynamisk temperatur- Kaotisk termisk bevægelse på planet af gaspartikler såsom atomer og molekyler Der er to definitioner af temperatur. Den ene fra et molekylærkinetisk synspunkt, den anden fra et termodynamisk synspunkt. Temperatur (fra latin temperatura proper ... ... Wikipedia

Absolut temperaturskala- Kaotisk termisk bevægelse på planet af gaspartikler såsom atomer og molekyler Der er to definitioner af temperatur. Den ene fra et molekylærkinetisk synspunkt, den anden fra et termodynamisk synspunkt. Temperatur (fra latin temperatura proper ... ... Wikipedia

Hvad er absolut nul (oftere - nul)? Findes denne temperatur virkelig nogen steder i universet? Kan vi køle noget ned til det absolutte nul i det virkelige liv? Hvis du spekulerer på, om det er muligt at løbe fra en bølge af kulde, lad os udforske de fjerneste grænser for kold temperatur...

Selvom du ikke er fysiker, er du sikkert bekendt med begrebet temperatur. Temperatur er et mål for mængden af intern tilfældig energi i et materiale. Ordet "intern" er meget vigtigt. Kast en snebold, og selvom hovedbevægelsen vil være ret hurtig, forbliver snebolden ret kold. På den anden side, hvis man ser på luftmolekyler, der flyver rundt i et rum, så friter et almindeligt iltmolekyle med en hastighed på tusindvis af kilometer i timen.

Vi har en tendens til at være tavse, når det kommer til tekniske detaljer, så bare for eksperterne bemærker vi, at temperaturen er lidt mere kompliceret, end vi sagde. Den sande definition af temperatur er, hvor meget energi du skal bruge for hver entropienhed (uorden, hvis du vil have et bedre ord). Men lad os springe subtiliteterne over og bare fokusere på, at tilfældige luft- eller vandmolekyler i isen vil bevæge sig eller vibrere langsommere og langsommere, efterhånden som temperaturen falder.

Absolut nul er -273,15 grader Celsius, -459,67 Fahrenheit og kun 0 Kelvin. Dette er det punkt, hvor termisk bevægelse stopper helt.

Stopper alting?

I den klassiske betragtning af spørgsmålet stopper alt ved det absolutte nulpunkt, men det er i dette øjeblik, at kvantemekanikkens forfærdelige snude titter frem rundt om hjørnet. En af kvantemekanikkens forudsigelser, der har plettet blodet hos en del fysikere, er, at man aldrig kan måle den nøjagtige position eller momentum af en partikel med perfekt sikkerhed. Dette er kendt som Heisenberg-usikkerhedsprincippet.

Hvis du kunne afkøle et lukket rum til det absolutte nulpunkt, ville der ske mærkelige ting (mere om det om et øjeblik). Lufttrykket ville falde til næsten nul, og da lufttrykket normalt modarbejder tyngdekraften, ville luften falde sammen til et meget tyndt lag på gulvet.

Men alligevel, hvis du kan måle individuelle molekyler, vil du finde noget mærkeligt: de vibrerer og roterer, en hel del - kvanteusikkerhed på arbejde. For at prikke i'erne, hvis du måler kuldioxidmolekylernes rotation ved det absolutte nulpunkt, vil du opdage, at oxygenatomer kredser om kulstof med en hastighed på flere kilometer i timen - meget hurtigere, end du troede.

Samtalen går i stå. Når vi taler om kvanteverdenen, mister bevægelse sin betydning. På disse skalaer er alt defineret af usikkerhed, så det er ikke sådan, at partiklerne er stationære, man kan bare aldrig måle dem, som om de var stationære.

asynkron: sand )); )); t = d.getElementsByTagName("script"); s = d.createElement("script"); s.type = "tekst/javascript"; s.src = "//an.yandex.ru/system/context.js"; s.async = sand; t.parentNode.insertBefore(s, t); ))(dette, dette.dokument, "yandexContextAsyncCallbacks");

Hvor lavt kan du falde?

Forfølgelsen af det absolutte nul opfylder i det væsentlige de samme problemer som jagten på lysets hastighed. Det kræver en uendelig mængde energi at nå lysets hastighed, og at nå det absolutte nul kræver en uendelig mængde varme, der skal udvindes. Begge disse processer er umulige, hvis noget.

På trods af at vi endnu ikke har opnået den faktiske tilstand af absolut nul, er vi meget tæt på det (selvom "meget" i dette tilfælde er et meget løst begreb; som et børne tællerim: to, tre, fire, fire og en halv, fire på en snor, fire på en tråd, fem). Den laveste temperatur nogensinde registreret på Jorden var i Antarktis i 1983, ved -89,15 grader Celsius (184K).

Hvis du vil køle af som et barn, skal du selvfølgelig dykke ned i rummets dyb. Hele universet er oversvømmet med rester af stråling fra Big Bang, i de tommeste områder af rummet - 2,73 grader Kelvin, hvilket er lidt koldere end temperaturen på flydende helium, som vi var i stand til at få på Jorden for et århundrede siden.

Men lavtemperaturfysikere bruger frysestråler til at tage teknologien til et helt nyt niveau. Det kan overraske dig, at frysestråler tager form af lasere. Men hvordan? Lasere skal brænde.

Det er rigtigt, men lasere har én egenskab - man kan endda sige, et ultimatum: alt lys udsendes med samme frekvens. Almindelige neutrale atomer interagerer slet ikke med lys, medmindre frekvensen er finjusteret. Hvis atomet flyver mod lyskilden, modtager lyset et Doppler-skift og går til en højere frekvens. Et atom absorberer mindre fotonenergi, end det kunne. Så hvis du sætter laseren lavere, vil hurtigt bevægende atomer absorbere lys, og udsendelse af en foton i en tilfældig retning vil i gennemsnit miste lidt energi. Hvis du gentager processen, kan du køle gassen ned til mindre end én nanoKelvin, en milliardtedel af en grad.

Alt bliver mere ekstremt. Verdensrekorden for den koldeste temperatur er mindre end en tiendedel af en milliard grader over det absolutte nulpunkt. Enheder, der opnår dette, fanger atomer i magnetiske felter. "Temperatur" afhænger ikke så meget af atomerne selv, men af atomkernernes spin.

Nu, for at genoprette retfærdigheden, er vi nødt til at drømme lidt. Når vi normalt forestiller os noget frosset til en milliardtedel af en grad, er du sikker på at få et billede af selv luftmolekyler, der fryser på plads. Man kan endda forestille sig en destruktiv apokalyptisk enhed, der fryser atomernes spins.

I sidste ende, hvis du virkelig vil opleve lave temperaturer, skal du bare vente. Efter omkring 17 milliarder år vil strålingsbaggrunden i universet køle ned til 1K. Om 95 milliarder år vil temperaturen være omkring 0,01K. Om 400 milliarder år vil det dybe rum være lige så koldt som det koldeste eksperiment på Jorden, og endnu koldere derefter.

Hvis du undrer dig over, hvorfor universet afkøles så hurtigt, så sig tak til vores gamle venner: entropi og mørk energi. Universet er i en accelererende tilstand og går ind i en periode med eksponentiel vækst, der vil fortsætte for evigt. Tingene fryser meget hurtigt.

Hvad er vores forretning?

Alt dette er selvfølgelig vidunderligt, og at slå rekorder er også rart. Men hvad er meningen? Nå, der er mange gode grunde til at forstå temperaturens lavland, og ikke kun som en vinder.

De gode fyre på National Institute of Standards and Technology vil for eksempel bare gerne lave fede ure. Tidsstandarder er baseret på ting som frekvensen af cæsiumatomet. Hvis cæsiumatomet bevæger sig for meget, er der en usikkerhed i målingerne, som i sidste ende vil få uret til at fejle.

Men endnu vigtigere, især fra et videnskabeligt synspunkt, opfører materialer sig vanvittigt ved ekstremt lave temperaturer. For eksempel, ligesom en laser er opbygget af fotoner, der er synkroniseret med hinanden - med samme frekvens og fase - så kan det materiale, der er kendt som et Bose-Einstein-kondensat, skabes. I den er alle atomer i samme tilstand. Eller forestil dig et amalgam, hvor hvert atom mister sin individualitet, og hele massen reagerer som ét nul superatom.

Ved meget lave temperaturer bliver mange materialer superflydende, hvilket betyder, at de kan være helt tyktflydende, stables i ultratynde lag og endda trodse tyngdekraften for at opnå et minimum af energi. Også ved lave temperaturer bliver mange materialer superledende, hvilket betyder, at de ikke har nogen elektrisk modstand.

Superledere er i stand til at reagere på eksterne magnetiske felter på en sådan måde, at de fuldstændigt annullerer dem inde i metallet. Som et resultat kan du kombinere den kolde temperatur og magneten og få noget som levitation.

Hvorfor er der et absolut nul, men intet absolut maksimum?

Lad os se på den anden yderlighed. Hvis temperaturen blot er et mål for energi, så kan man bare forestille sig, at atomer kommer tættere og tættere på lysets hastighed. Det kan ikke fortsætte i det uendelige, vel?

Der er et kort svar: vi ved det ikke. Det er fuldt ud muligt, at der bogstaveligt talt er sådan noget som en uendelig temperatur, men hvis der er en absolut grænse, giver det tidlige univers nogle ret interessante spor om, hvad det er. Den højeste temperatur, der nogensinde har eksisteret (i hvert fald i vores univers) skete sandsynligvis i den såkaldte "Planck-tid".

Det var et øjeblik 10^-43 sekunder efter Big Bang, da tyngdekraften adskilt fra kvantemekanikken og fysikken blev præcis, hvad den er nu. Temperaturen på det tidspunkt var omkring 10^32 K. Dette er en septillion gange varmere end indersiden af vores sol.

Igen, vi er slet ikke sikre på, om dette er den varmeste temperatur nogensinde. Fordi vi ikke engang har en stor model af universet på Plancks tid, er vi ikke engang sikre på, at universet kogte til den tilstand. Vi er i hvert fald mange gange tættere på det absolutte nulpunkt end på det absolutte varme.

> Absolut nul

Lær hvad der er lig absolut nul temperatur og entropiværdi. Find ud af, hvad temperaturen af det absolutte nulpunkt er på Celsius- og Kelvin-skalaerne.

Absolut nul– minimumstemperatur. Dette er det mærke, hvor entropien når sin laveste værdi.

Lærende opgave

Forstå hvorfor det absolutte nulpunkt er en naturlig indikator for nulpunktet.

Centrale punkter

Absolut nul er universel, det vil sige, at alt stof er i grundtilstanden med denne indikator.
K har en kvantemekanisk nulenergi. Men i fortolkningen kan den kinetiske energi være nul, og den termiske energi forsvinder.
Den lavest mulige temperatur under laboratorieforhold nåede 10-12 K. Den minimale naturlige temperatur var 1K (udvidelse af gasser i Boomerang-tågen).

Vilkår

Entropi er et mål for, hvor ensartet energi er fordelt i et system.
Termodynamik er en gren af videnskaben, der studerer varme og dens forhold til energi og arbejde.

Absolut nul er den minimumstemperatur, hvor entropien når sin laveste værdi. Det vil sige, at dette er den mindste indikator, der kan observeres i systemet. Dette er et universelt koncept og fungerer som et nulpunkt i systemet af temperaturenheder.

Graf over tryk versus temperatur for forskellige gasser med konstant volumen. Bemærk, at alle plots er ekstrapoleret til nul tryk ved én temperatur.

Et system ved absolut nul er stadig udstyret med kvantemekanisk nulenergi. Ifølge usikkerhedsprincippet kan partiklernes position ikke bestemmes med absolut nøjagtighed. Hvis en partikel forskydes ved det absolutte nulpunkt, har den stadig en minimumsenergireserve. Men i klassisk termodynamik kan kinetisk energi være nul, og termisk energi forsvinder.

Nulpunktet på en termodynamisk skala, ligesom Kelvin, svarer til det absolutte nul. En international aftale har fastslået, at temperaturen på det absolutte nulpunkt når 0K på Kelvin-skalaen og -273,15°C på Celsius-skalaen. Stof ved minimumstemperatur udviser kvanteeffekter, såsom superledning og superfluiditet. Den laveste temperatur under laboratorieforhold var 10-12 K, og i det naturlige miljø - 1 K (hurtig udvidelse af gasser i Boomerang-tågen).

Den hurtige udvidelse af gasser fører til den mindste observerede temperatur