Што е апсолутна температура од 0? Апсолутна нула

Ограничувачката температура при која станува волуменот на идеалниот гас еднаква на нула, се зема како температура на апсолутна нула. Меѓутоа, волуменот на реалните гасови при апсолутна нула температура не може да исчезне. Дали тогаш ова ограничување на температурата има смисла?

Ограничувачката температура, чие постоење произлегува од законот Геј-Лусак, има смисла, бидејќи практично е можно својствата на вистинскиот гас да се приближат до својствата на идеалниот. За да го направите ова, треба да земете сè поретко гас, така што неговата густина има тенденција на нула. Навистина, како што температурата се намалува, волуменот на таков гас ќе се стреми кон границата, блиску до нула.

Да ја најдеме вредноста на апсолутната нула на Целзиусовата скала. Изедначување на волуменот ВВформула (3.6.4) нула и имајќи го предвид дека

Оттука апсолутната нула температура е

* Попрецизна апсолутна нулта вредност: -273,15 °C.

Ова е ултимативно, најмногу ниска температураво природата, тој „најголем или последен степен на студ“, чие постоење го предвиде Ломоносов.

Келвинова скала

Келвин Вилијам (Томсон В.) (1824-1907) - извонреден англиски физичар, еден од основачите на термодинамиката и молекуларната кинетичка теорија на гасовите.

Келвин ја воведе апсолутната температурна скала и даде една од формулациите на вториот закон за термодинамика во форма на неможност целосно да се претвори топлината во работа. Тој ја пресметал големината на молекулите врз основа на мерењето на површинската енергија на течноста. Во врска со поставувањето на трансатлантскиот телеграфски кабел, Келвин ја развил теоријата на електромагнетни осцилации и извел формула за периодот на слободни осцилации во колото. Зад научни заслугиВ. Томсон ја доби титулата Лорд Келвин.

Англискиот научник В. Келвин ја вовел апсолутната температурна скала. Нултата температура на Келвиновата скала одговара на апсолутната нула, а единицата за температура на оваа скала е еднаква на степен на Целзиусова скала, така што апсолутната температура Те поврзана со температурата на Целзиусова скала според формулата

(3.7.6)

Слика 3.11 ја прикажува апсолутната скала и скалата Целзиусови за споредба.

Единица апсолутна температураво SI се нарекува келвин (скратено К). Затоа, еден степен на Целзиусова скала е еднаков на еден степен на Келвиновата скала: 1 °C = 1 K.

Така, апсолутната температура, според дефиницијата дадена со формулата (3.7.6), е изведена величина која зависи од Целзиусовата температура и од експериментално одредената вредност на a. Сепак, тоа е од фундаментално значење.

Од гледна точка на молекуларната кинетичка теорија, апсолутната температура е поврзана со просечната кинетичка енергија на хаотичното движење на атомите или молекулите. На Т = O K термичкото движење на молекулите престанува. Ова ќе се дискутира подетално во Поглавје 4.

Зависност на волуменот од апсолутна температура

Со помош на Келвиновата скала, законот на Геј-Лусак (3.6.4) може да се напише во поедноставна форма. Бидејќи

(3.7.7)

Волуменот на гас со дадена маса при постојан притисок е директно пропорционален на апсолутната температура.

Следи дека односот на волумени на гас со иста маса во различни државипри ист притисок е еднаков на односот на апсолутните температури:

(3.7.8)

Има минимално можна температура, при што волуменот (и притисокот) на идеалниот гас исчезнуваат. Ова е температура на апсолутна нула:-273 °C. Удобно е да се брои температурата од апсолутна нула. Така се конструира апсолутната температурна скала.

Апсолутна нула одговара на температура од -273,15 °C.

Се верува дека апсолутната нула е недостижна во пракса. Неговото постоење и позиција на температурната скала произлегува од екстраполацијата на набљудуваните физички феномени, а таквата екстраполација покажува дека при апсолутна нула енергијата на топлинското движење на молекулите и атомите на супстанцијата треба да биде еднаква на нула, односно хаотичното движење на честичките. запира, и тие формираат подредена структура, заземајќи јасна позиција во јазлите на кристалната решетка. Меѓутоа, всушност, дури и при апсолутна нулта температура, редовните движења на честичките што ја сочинуваат материјата ќе останат. Останатите осцилации, како што се осцилациите со нулта точка, се должат на квантните својства на честичките и физичкиот вакуум што ги опкружува.

Во моментов, во физичките лаборатории е можно да се добијат температури што ја надминуваат апсолутната нула само за неколку милионити дел од степенот; да се постигне самото тоа, според законите на термодинамиката, е невозможно.

Белешки

Литература

• Г. Бурмин. Напад на апсолутна нула. - М.: „Детска литература“, 1983 година.

исто така види

Фондацијата Викимедија. 2010 година.

Погледнете што е „Апсолутна нула“ во другите речници:

Температури, потеклото на температурата на термодинамичката температурна скала (види ТЕРМОДИНАМИЧКА ТЕМПЕРАТУРНА СКАЛА). Апсолутна нуласе наоѓа 273,16 °C под температурата на тројната точка (види ТРОЈНА ТОЧКА) на водата, за која е прифатена ... ... енциклопедиски речник

Температури, потеклото на температурата на термодинамичката температурна скала. Апсолутната нула се наоѓа 273,16°C под температурата на водата во тројна точка (0,01°C). Апсолутна нула е фундаментално недостижна, температурите се речиси достигнати... ... Модерна енциклопедија

Температурите се почетна точка за температурата на термодинамичката температурна скала. Апсолутна нула се наоѓа на 273.16.C под температурата на тројната точка на водата, за која вредноста е 0.01.C. Апсолутна нула е фундаментално недостижна (види... ... Голем енциклопедиски речник

Температурата што го изразува отсуството на топлина е 218° C. Вокабулар странски зборови, вклучени во рускиот јазик. Павленков Ф., 1907. температура апсолутна нула (физичка) - најниска можна температура (273,15°C). Голем речник...... Речник на странски зборови на рускиот јазик

апсолутна нула- Екстремно ниската температура при која запира термичкото движење на молекулите; на Келвинова скала, апсолутната нула (0°K) одговара на –273,16±0,01°C... Речник на географија

Именка, број на синоними: 15 круг нула (8) мал човек(32) ситно пржено... Речник на синоними

Екстремно ниската температура на која запира термичкото движење на молекулите. Притисокот и волуменот на идеалниот гас, според законот на Бојл-Мариот, стануваат еднакви на нула, а почетокот на апсолутната температура на Келвиновата скала се зема како... ... Еколошки речник

апсолутна нула- - [А.С. Голдберг. Англиско-руски енергетски речник. 2006] Теми за енергија воопшто EN нулта точка ... Водич за технички преведувач

Почеток на апсолутната температурна референца. Одговара на 273,16° C. Во моментов, во физичките лаборатории е можно да се добие температура што надминува апсолутна нула за само неколку милионити дел од степенот и да се постигне, според законите... ... Енциклопедија на Колиер

апсолутна нула- absoliutusis nulis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Termodinaminės temperatūros atskaitos pradžia, esanti 273.16 K žemiau vandens trigubojo taško. Таи 273,16 °C, 459,69 °F со температура 0 K. атикменис: англиски…… Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

апсолутна нула- absoliutusis nulis statusas T sritis chemija apibrėžtis Kelvino skalės nulis (−273,16 °C). atitikmenys: ингли. апсолутна нула рус. апсолутна нула... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Апсолутна нула температури

Апсолутна нулта температура- ова е минималната температурна граница што може да биде физичкото тело. Апсолутна нула служи како потекло на апсолутна температурна скала, како што е Келвиновата скала. На Целзиусова скала, апсолутната нула одговара на температура од -273,15 °C.

Се верува дека апсолутната нула е недостижна во пракса. Неговото постоење и позиција на температурната скала произлегува од екстраполацијата на набљудуваните физички феномени, а таквата екстраполација покажува дека при апсолутна нула енергијата на топлинското движење на молекулите и атомите на супстанцијата треба да биде еднаква на нула, односно хаотичното движење на честичките. запира, и тие формираат подредена структура, заземајќи јасна позиција во јазлите на кристалната решетка. Меѓутоа, всушност, дури и при апсолутна нулта температура, редовните движења на честичките што ја сочинуваат материјата ќе останат. Останатите осцилации, како што се осцилациите со нулта точка, се должат на квантните својства на честичките и физичкиот вакуум што ги опкружува.

Во моментов, во физичките лаборатории е можно да се добијат температури што ја надминуваат апсолутната нула само за неколку милионити дел од степенот; да се постигне самото тоа, според законите на термодинамиката, е невозможно.

Белешки

Литература

• Г. Бурмин. Напад на апсолутна нула. - М.: „Детска литература“, 1983 година.

исто така види

Фондацијата Викимедија. 2010 година.

• Апсолутна нулта температура
• Апсолутна нулта температура

Погледнете што е „Апсолутна нулта температура“ во другите речници:

Апсолутна нулта температура- Апсолутна нулта температура е минималната температурна граница што може да ја има физичкото тело. Апсолутна нула служи како почетна точка за апсолутна температурна скала, како што е Келвиновата скала. На Целзиусова скала, апсолутната нула одговара на... ... Википедија

АПСОЛУТНА НУЛА- АПСОЛУТНА НУЛА, температура на која сите компоненти на системот имаат најмала количина на енергија дозволена со законите на КВАНТНА МЕХАНИКА; нула на Келвиновата температурна скала, или 273,15°C (459,67°Фаренхајти). На оваа температура... Научно-технички енциклопедиски речник

Апсолутна температурна скала

Апсолутна термодинамичка температура- Хаотично термичко движење на рамнината на честичките на гасот како што се атомите и молекулите Постојат две дефиниции за температура. Едниот од молекуларна кинетичка гледна точка, другиот од термодинамичка гледна точка. Температура (од латински соодветна температура ... ... Википедија

Апсолутна температурна скала- Хаотично термичко движење на рамнината на честичките на гасот како што се атомите и молекулите Постојат две дефиниции за температура. Едниот од молекуларна кинетичка гледна точка, другиот од термодинамичка гледна точка. Температура (од латински соодветна температура ... ... Википедија

Што е апсолутна нула (обично нула)? Дали оваа температура навистина постои некаде во универзумот? Можеме ли да изладиме нешто на апсолутна нула вистински живот? Ако се прашувате дали е можно да се победи студениот бран, ајде да ги истражиме најоддалечените дострели на ниските температури...

Што е апсолутна нула (обично нула)? Дали оваа температура навистина постои некаде во универзумот? Можеме ли да изладиме нешто на апсолутна нула во реалниот живот? Ако се прашувате дали е можно да се победи студениот бран, ајде да ги истражиме најоддалечените дострели на ниските температури...

Дури и ако не сте физичар, веројатно сте запознаени со концептот на температура. Температурата е мерка за количината на внатрешна случајна енергија на материјалот. Зборот „внатрешен“ е многу важен. Фрли снежна топка и иако главното движење ќе биде доста брзо, снежната топка ќе остане прилично студена. Од друга страна, ако ги погледнете молекулите на воздухот кои летаат низ просторијата, обична молекула на кислород се пржи со илјадници километри на час.

Имаме тенденција да останеме тивки кога станува збор за технички детали, па само за експертите, да забележиме дека температурата е малку посложена отколку што рековме. Вистинската дефиниција на температурата вклучува колку енергија треба да потрошите за секоја единица ентропија (нарушување, ако сакате појасен збор). Но, да ги прескокнеме суптилностите и само да се фокусираме на фактот дека случајните молекули на воздух или вода во мразот ќе се движат или вибрираат побавно и побавно како што температурата паѓа.

Апсолутна нула е температура од -273,15 степени Целзиусови, -459,67 Фаренхајти и едноставно 0 Келвини. Ова е точката каде термичкото движење целосно престанува.

Дали сè застанува?

Во класичното разгледување на прашањето, сè застанува на апсолутна нула, но во овој момент страшното лице на квантната механика ѕирка од зад аголот. Едно од предвидувањата на квантната механика што ја расипа крвта на повеќе од неколку физичари е дека никогаш не можете да ја измерите точната позиција или импулсот на честичката со совршена сигурност. Ова е познато како Хајзенберг принцип на несигурност.

Кога би можеле да изладите затворена просторија на апсолутна нула, би се случиле чудни работи (повеќе за тоа подоцна). Воздушниот притисок би се спуштил на речиси нула, и бидејќи воздушниот притисок обично се спротивставува на гравитацијата, воздухот би се урнал во многу тенок слојна подот.

Но и покрај тоа, ако можете да измерите поединечни молекули, ќе најдете нешто интересно: тие вибрираат и се вртат, само малку квантна несигурност на работа. Да се ​​постават точките на i: ако се измери ротацијата на молекулите јаглерод диоксидНа апсолутна нула, ќе откриете дека атомите на кислород летаат околу јаглеродот со неколку километри на час - многу побрзо отколку што мислевте.

Разговорот влегува во ќорсокак. Кога зборуваме за квантниот свет, движењето го губи своето значење. На овие скали, сè е дефинирано со несигурност, така што не е дека честичките се неподвижни, туку едноставно никогаш не можете да ги измерите како да се неподвижни.

Асинк: точно )); )); t = d.getElementsByTagName("скрипта"); s = d.createElement ("скрипта"); s.type = "text/javascript"; s.src = "//an.yandex.ru/system/context.js"; s.async = точно; t.parentNode.insertBefore(s, t); ))(this, this.document, "yandexContextAsyncCallbacks");

Колку ниско можете да одите?

Стремежот кон апсолутната нула суштински се соочува со истите проблеми како и стремежот кон брзината на светлината. За да се достигне брзината на светлината потребна е бесконечна количина на енергија, а за достигнување на апсолутна нула потребно е извлекување на бесконечна количина на топлина. И двата од овие процеси се невозможни, ако ништо друго.

И покрај фактот дека сè уште не сме ја постигнале вистинската состојба на апсолутна нула, ние сме многу блиску до неа (иако „многу“ во овој случај е многу лабав концепт; како расадник: два, три, четири, четири и а половина, четири на конец, четири за влакно, пет). Најстудената температура некогаш забележана на Земјата е забележана на Антарктикот во 1983 година, на -89,15 степени Целзиусови (184 К).

Секако, ако сакате да се разладите на детски начин, треба да се нурнете во длабочините на вселената. Целиот универзум е преплавен со остатоци од радијација од Големата експлозија, во најпразни области на вселената - 2,73 степени Келвини, што е малку поладно од температурата на течниот хелиум што можевме да го добиеме на Земјата пред еден век.

Но, физичарите со ниски температури користат замрзнувачки зраци за да ја подигнат технологијата на следното ниво. ново ниво. Можеби ќе ве изненади кога знаете дека замрзнувачките зраци имаат форма на ласер. Но како? Ласерите треба да горат.

Сè е точно, но ласерите имаат една карактеристика - дури може да се каже, крајната: целата светлина се емитува на една фреквенција. Обичните неутрални атоми воопшто не комуницираат со светлината освен ако фреквенцијата не е прецизно наместена. Ако атом лета кон извор на светлина, светлината добива доплерско поместување и достигнува повисоко Висока фреквенција. Атомот апсорбира помалку фотонска енергија отколку што може. Значи, ако го наместите ласерот пониско, атомите кои брзо се движат ќе ја апсорбираат светлината и со емитирање на фотон во случаен правец, во просек ќе изгубат малку енергија. Ако го повторите процесот, можете да го изладите гасот на температура помала од еден наноКелвин, милијардити дел од степенот.

Сè добива поекстремен тон. Светскиот рекорд за најниска температура е помалку од една десетина од милијарда степени над апсолутната нула. Уредите што го постигнуваат ова ги заробуваат атомите во магнетни полиња. „Температурата“ зависи не толку од самите атоми, туку од спинот на атомските јадра.

Сега, за да ја вратиме правдата, треба да бидеме малку креативни. Кога обично замислуваме нешто замрзнато до еден милијардити дел од степенот, веројатно добивате слика на дури и молекули на воздухот како замрзнуваат на своето место. Може да се замисли дури и деструктивна апокалиптична направа што ги замрзнува грбот на атомите.

На крајот на краиштата, ако навистина сакате да искусите ниски температури, сè што треба да направите е да почекате. По околу 17 милијарди години, позадинското зрачење во Универзумот ќе се олади до 1K. За 95 милијарди години температурата ќе биде приближно 0,01K. За 400 милијарди години, длабоката вселена ќе биде студена како најстудениот експеримент на Земјата, а после тоа уште постудено.

Ако се прашувате зошто универзумот толку брзо се лади, заблагодарете им се на нашите стари пријатели: ентропијата и темната енергија. Универзумот е во режим на забрзување, влегувајќи во период на експоненцијален раст кој ќе продолжи засекогаш. Работите многу брзо ќе замрзнат.

Што ни е гајле?

Сето ова, секако, е прекрасно, а убаво е и соборувањето рекорди. Но, што е поентата? Па, има многу добри причини да ги разбереме ниските температури, а не само како победник.

Добрите луѓе во NIST, на пример, само би сакале да направат кул часовник. Временските стандарди се засноваат на работи како што е фреквенцијата на атомот на цезиум. Ако атомот на цезиум се движи премногу, тоа создава несигурност во мерењата, што на крајот ќе предизвика дефект на часовникот.

Но, уште поважно, особено од научна перспектива, материјалите се однесуваат лудо на екстремно ниски температури. На пример, како што ласерот е направен од фотони кои се синхронизираат едни со други - со иста фреквенција и фаза - така може да се создаде материјал познат како Бозе-Ајнштајн кондензат. Во него сите атоми се во иста состојба. Или замислете амалгам во кој секој атом ја губи својата индивидуалност и целата маса реагира како еден нула-супер-атом.

При многу ниски температури, многу материјали стануваат суперфлуиди, што значи дека воопшто не можат да имаат вискозитет, да се натрупуваат во ултра тенки слоеви, па дури и да ѝ пркосат на гравитацијата за да постигнат минимум енергија. Исто така, при ниски температури, многу материјали стануваат суперспроводливи, што значи дека нема електричен отпор.

Суперпроводниците се способни да одговорат на надворешните магнетни полиња на таков начин што целосно да ги поништат внатре во металот. Како резултат на тоа, можете да комбинирате ладна температураи магнет и добиј нешто како левитација.

Зошто постои апсолутна нула, но нема апсолутен максимум?

Да ја погледнеме другата крајност. Ако температурата е само мерка за енергија, тогаш можеме едноставно да замислиме дека атомите се поблиску и поблиску до брзината на светлината. Ова не може да трае вечно, нели?

Краткиот одговор е: не знаеме. Можно е буквално да постои нешто како бесконечна температура, но ако постои апсолутна граница, младиот универзум дава прилично интересни индиции за тоа што е тоа. Најмногу топлинанекогаш постоел (барем во нашиот универзум), веројатно се случило во таканареченото „време на Планк“.

Тоа беше момент 10^-43 секунди по Големата експлозија кога гравитацијата се одвои од квантната механика и физиката стана токму она што е сега. Температурата во тоа време беше приближно 10^32 К. Ова е септилион пати потопло од внатрешноста на нашето Сонце.

Повторно, воопшто не сме сигурни дали ова е најмногу топла температураод се што можеше да биде. Бидејќи ние немаме ниту голем модел на универзумот во времето на Планк, не сме ни сигурни дека вселената дошло до таква состојба. Во секој случај, ние сме многу пати поблиску до апсолутната нула отколку до апсолутната топлина.

> Апсолутна нула

Научете на што е еднакво апсолутна нула температураи вредноста на ентропијата. Откријте која е температурата апсолутна нулана Целзиусова и Келвинова скала.

Апсолутна нула- минимална температура. Ова е точката во која ентропијата ја достигнува својата најниска вредност.

Цел на учењето

• Разберете зошто апсолутната нула е природен показател за нултата точка.

Главни точки

• Апсолутната нула е универзална, односно целата материја е во основна состојба на овој индикатор.
• К има квантно механичка нулта енергија. Но, во толкување, кинетичката енергија може да биде нула, а топлинската енергија исчезнува.
• Најниската температура во лабораториски услови достигна 10-12 К. Минималната природна температура беше 1 K (проширување на гасовите во маглината Бумеранг).

Услови

• Ентропијата е мерка за тоа како се дистрибуира еднаква енергија во системот.
• Термодинамиката е гранка на науката која ја проучува топлината и нејзиниот однос со енергијата и работата.

Апсолутна нула е минималната температура при која ентропијата ја достигнува најниската вредност. Тоа е, ова е најмалиот индикатор што може да се забележи во системот. Ова е универзален концепт и делува како нулта точка во системот на температурни единици.

График на притисок наспроти температура за различни гасови со постојан волумен. Забележете дека сите графикони се екстраполираат на нула притисок на една температура

Систем на апсолутна нула сè уште е опремен со квантно механичка енергија од нулта точка. Според принципот на несигурност, позицијата на честичките не може да се одреди од апсолутна точност. Ако честичката е поместена на апсолутна нула, таа сепак има минимална резерва на енергија. Но, во класичната термодинамика, кинетичката енергија може да биде нула, а топлинската енергија исчезнува.

Нултата точка на термодинамичката скала, како што е Келвин, е еднаква на апсолутна нула. Меѓународниот договор утврди дека температурата на апсолутната нула достигнува 0 K на Келвиновата скала и -273,15 °C на скалата Целзиусови. Супстанцијата покажува квантни ефекти на минимални температури, како што се суперспроводливост и суперфлуидност. Најниската температура во лабораториски услови била 10-12 K, а во природната средина - 1 K (брзо ширење на гасовите во маглината Бумеранг).

Брзото ширење на гасовите доведува до минимална забележана температура