Hva er absolutt 0 temperatur. absolutt null

Den begrensende temperaturen ved hvilken volumet av en ideell gass blir null, tas som den absolutte nulltemperaturen. Imidlertid kan volumet av ekte gasser ved absolutt nulltemperatur ikke forsvinne. Er denne temperaturgrensen fornuftig da?

Den begrensende temperaturen, hvis eksistens følger av Gay-Lussac-loven, er fornuftig, siden det er praktisk mulig å tilnærme egenskapene til en ekte gass til egenskapene til en ideell. For å gjøre dette er det nødvendig å ta en stadig mer sjeldne gass, slik at dens tetthet har en tendens til null. For en slik gass vil volumet faktisk ha en tendens til en grense nær null med synkende temperatur.

La oss finne verdien av absolutt null på Celsius-skalaen. Sette likhetstegn mellom volum Vi formel (3.6.4) til null og tar hensyn til det

Derfor er den absolutte nulltemperaturen

* En mer nøyaktig verdi for absolutt null: -273,15 °C.

Dette er den begrensende, laveste temperaturen i naturen, den "største eller siste kuldegraden", som Lomonosov spådde eksistensen av.

Kelvin skala

Kelvin William (Thomson W.) (1824-1907) - en fremragende engelsk fysiker, en av grunnleggerne av termodynamikk og den molekylær-kinetiske teorien om gasser.

Kelvin introduserte den absolutte temperaturskalaen og ga en av formuleringene til termodynamikkens andre lov i form av umuligheten av fullstendig omdannelse av varme til arbeid. Han beregnet størrelsen på molekyler basert på måling av overflateenergien til en væske. I forbindelse med leggingen av den transatlantiske telegrafkabelen utviklet Kelvin teorien om elektromagnetiske oscillasjoner og utledet en formel for perioden med frie oscillasjoner i kretsen. For vitenskapelige fordeler mottok W. Thomson tittelen Lord Kelvin.

Den engelske vitenskapsmannen W. Kelvin introduserte den absolutte temperaturskalaen. Nulltemperatur på Kelvin-skalaen tilsvarer absolutt null, og temperaturenheten på denne skalaen er lik grader Celsius, så den absolutte temperaturen T er relatert til temperatur på Celsius-skalaen med formelen

(3.7.6)

Figur 3.11 viser den absolutte skalaen og Celsius-skalaen for sammenligning.

SI-enheten for absolutt temperatur kalles kelvin (forkortet K). Derfor er én grad Celsius lik én grad Kelvin: 1 °C = 1 K.

Dermed er den absolutte temperaturen, per definisjon gitt av formel (3.7.6), en avledet størrelse som avhenger av Celsius-temperaturen og av den eksperimentelt bestemte verdien av a. Det er imidlertid av grunnleggende betydning.

Fra synspunktet til den molekylære kinetiske teorien er den absolutte temperaturen relatert til den gjennomsnittlige kinetiske energien til den tilfeldige bevegelsen til atomer eller molekyler. På T = Om til den termiske bevegelsen til molekyler stopper. Dette vil bli omtalt nærmere i kapittel 4.

Volum kontra absolutt temperatur

Ved å bruke Kelvin-skalaen kan Gay-Lussac-loven (3.6.4) skrives i en enklere form. Fordi

(3.7.7)

Volumet av en gass med en gitt masse ved konstant trykk er direkte proporsjonal med den absolutte temperaturen.

Det følger at forholdet mellom gassvolumer av samme masse i forskjellige tilstander ved samme trykk er lik forholdet mellom absolutte temperaturer:

(3.7.8)

Det er en minimum mulig temperatur der volumet (og trykket) til en ideell gass forsvinner. Dette er absolutt null temperatur:-273 °С. Det er praktisk å måle temperaturen fra absolutt null. Slik er den absolutte temperaturskalaen bygget opp.

Absolutt null tilsvarer en temperatur på -273,15 °C.

Det antas at absolutt null er uoppnåelig i praksis. Dens eksistens og plassering på temperaturskalaen følger av ekstrapoleringen av de observerte fysiske fenomenene, mens slik ekstrapolering viser at ved absolutt null må energien til den termiske bevegelsen til molekyler og atomer til et stoff være lik null, det vil si den kaotiske bevegelse av partikler stopper, og de danner en ordnet struktur, og inntar en klar posisjon i nodene til krystallgitteret. Men faktisk, selv ved absolutt null temperatur, vil de vanlige bevegelsene til partiklene som utgjør stoffet forbli. De gjenværende svingningene, som nullpunktsvibrasjoner, skyldes kvanteegenskapene til partiklene og det fysiske vakuumet som omgir dem.

For tiden har fysiske laboratorier vært i stand til å oppnå temperaturer som overstiger absolutt null med bare noen få milliondeler av en grad; det er umulig å oppnå det, i henhold til termodynamikkens lover.

Notater

Litteratur

G. Burmin. Storming absolutt null. - M .: "Barnelitteratur", 1983.

se også

Wikimedia Foundation. 2010 .

Synonymer:

Se hva "Absolute Zero" er i andre ordbøker:

Temperaturer, opprinnelsen til temperaturen på den termodynamiske temperaturskalaen (se TERMODYNAMISK TEMPERATURSKALA). Absolutt null er 273,16 ° C under temperaturen til trippelpunktet (se TRIPLE POINT) for vann, for hvilket ... ... encyklopedisk ordbok

Temperaturer, opprinnelsen til temperaturen på den termodynamiske temperaturskalaen. Absolutt null er 273,16°C under trippelpunktstemperaturen til vann (0,01°C). Absolutt null er grunnleggende uoppnåelig, temperaturene er praktisk talt nådd, ... ... Moderne leksikon

Temperaturer er opprinnelsen til temperaturavlesningen på den termodynamiske temperaturskalaen. Absolutt null er plassert 273.16.C under temperaturen til trippelpunktet for vann, som verdien på 0.01.C er akseptert. Absolutt null er grunnleggende uoppnåelig (se ... ... Stor encyklopedisk ordbok

Temperaturen som uttrykker fraværet av varme er 218 ° C. Ordbok med utenlandske ord inkludert i det russiske språket. Pavlenkov F., 1907. absolutt nulltemperatur (fys.) – lavest mulig temperatur (273,15°C). Stor ordbok ... ... Ordbok for utenlandske ord i det russiske språket

absolutt null- Den ekstremt lave temperaturen der den termiske bevegelsen til molekyler stopper, i Kelvin-skalaen absolutt null (0°K) tilsvarer -273,16 ± 0,01°C ... Geografiordbok

Eksist., antall synonymer: 15 runde null (8) lillemann (32) liten yngel ... Synonymordbok

Ekstremt lav temperatur der den termiske bevegelsen av molekyler stopper. Trykket og volumet til en ideell gass, i henhold til Boyle Mariottes lov, blir lik null, og referansepunktet for den absolutte temperaturen på Kelvin-skalaen tas ... ... Økologisk ordbok

absolutt null- - [A.S. Goldberg. Engelsk russisk energiordbok. 2006] Emner energi generelt EN nullpunkt … Teknisk oversetterhåndbok

Absolutt temperaturreferansepunkt. Tilsvarer 273,16 ° C. For tiden, i fysiske laboratorier, var det mulig å oppnå en temperatur som oversteg absolutt null med bare noen få milliondeler av en grad, men å oppnå det, i henhold til lovene ... ... Collier Encyclopedia

absolutt null- absoliutusis nulis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Terminaminės temperatūros atskaitos pradžia, esanti 273.16 K žemiau vandens trigubojo taško. Lav temperatur 273,16 °C, 459,69 °F og 0 K temperatur. atitikmenys: engl.… … Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas

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

Absolutt null temperatur

Absolutt null temperatur er minimumstemperaturgrensen som en fysisk kropp kan ha. Absolutt null fungerer som referansepunkt for en absolutt temperaturskala, for eksempel Kelvin-skalaen. På Celsius-skalaen tilsvarer absolutt null -273,15 °C.

Notater

Litteratur

G. Burmin. Storming absolutt null. - M .: "Barnelitteratur", 1983.

se også

Wikimedia Foundation. 2010 .

Absolutt null temperatur
Absolutt null temperatur

Se hva "Absolute Zero Temperature" er i andre ordbøker:

Absolutt null temperatur– Absolutt nulltemperatur er minimumstemperaturgrensen som en fysisk kropp kan ha. Absolutt null er utgangspunktet for en absolutt temperaturskala, for eksempel Kelvin-skalaen. På Celsius-skalaen tilsvarer absolutt null ... ... Wikipedia

ABSOLUTT NULL- ABSOLUTT NULL, temperaturen der alle komponenter i systemet har minst mulig energi tillatt av kvantemekanikkens lover; null på Kelvin-temperaturskalaen, eller 273,15 °C (459,67 ° Fahrenheit). Ved denne temperaturen... Vitenskapelig og teknisk encyklopedisk ordbok

Absolutt temperaturskala

Absolutt termodynamisk temperatur- Kaotisk termisk bevegelse på planet av gasspartikler som atomer og molekyler Det er to definisjoner av temperatur. Den ene fra et molekylærkinetisk synspunkt, den andre fra et termodynamisk synspunkt. Temperatur (fra latin temperatura proper ... ... Wikipedia

Absolutt temperaturskala- Kaotisk termisk bevegelse på planet av gasspartikler som atomer og molekyler Det er to definisjoner av temperatur. Den ene fra et molekylærkinetisk synspunkt, den andre fra et termodynamisk synspunkt. Temperatur (fra latin temperatura proper ... ... Wikipedia

Hva er absolutt null (oftere - null)? Finnes denne temperaturen virkelig noe sted i universet? Kan vi kjøle ned noe til absolutt null i det virkelige liv? Hvis du lurer på om det er mulig å løpe unna en kuldebølge, la oss utforske de ytterste grensene for kulde...

Selv om du ikke er fysiker, er du sannsynligvis kjent med begrepet temperatur. Temperatur er et mål på mengden intern tilfeldig energi i et materiale. Ordet "internt" er veldig viktig. Kast en snøball, og selv om hovedbevegelsen vil være ganske rask, vil snøballen forbli ganske kald. På den annen side, hvis du ser på luftmolekyler som flyr rundt i rommet, friterer et vanlig oksygenmolekyl med en hastighet på tusenvis av kilometer i timen.

Vi har en tendens til å være stille når det kommer til tekniske detaljer, så bare for ekspertene merker vi at temperaturen er litt mer komplisert enn vi sa. Den sanne definisjonen av temperatur er hvor mye energi du trenger å bruke for hver enhet av entropi (uorden, hvis du vil ha et bedre ord). Men la oss hoppe over subtilitetene og bare fokusere på det faktum at tilfeldige luft- eller vannmolekyler i isen vil bevege seg eller vibrere saktere og saktere ettersom temperaturen synker.

Absolutt null er -273,15 grader Celsius, -459,67 Fahrenheit og bare 0 Kelvin. Dette er punktet hvor termisk bevegelse stopper helt.

Stopper alt?

I den klassiske vurderingen av problemet stopper alt ved absolutt null, men det er i dette øyeblikket kvantemekanikkens forferdelige snute titter frem fra rundt hjørnet. En av kvantemekanikkens spådommer som har forurenset blodet til ikke et lite antall fysikere, er at du aldri kan måle den nøyaktige posisjonen eller momentumet til en partikkel med perfekt sikkerhet. Dette er kjent som Heisenberg-usikkerhetsprinsippet.

Hvis du kunne avkjøle et forseglet rom til absolutt null, ville rare ting skje (mer om det om et øyeblikk). Lufttrykket ville falle til nesten null, og siden lufttrykket normalt motsetter seg tyngdekraften, vil luften kollapse til et veldig tynt lag på gulvet.

Men likevel, hvis du kan måle individuelle molekyler, vil du finne noe merkelig: de vibrerer og roterer, ganske mye - kvanteusikkerhet på jobb. For å prikke i-ene, hvis du måler rotasjonen av karbondioksidmolekyler ved absolutt null, vil du finne at oksygenatomer sirkler karbon med en hastighet på flere kilometer i timen - mye raskere enn du trodde.

Samtalen går i stå. Når vi snakker om kvanteverdenen, mister bevegelse sin mening. På disse skalaene er alt definert av usikkerhet, så det er ikke det at partiklene er stasjonære, du kan bare aldri måle dem som om de var stasjonære.

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

Hvor lavt kan du falle?

Jakten på absolutt null møter i hovedsak de samme problemene som jakten på lysets hastighet. Det krever uendelig mye energi for å nå lysets hastighet, og å nå absolutt null krever uendelig mengde varme for å hentes ut. Begge disse prosessene er umulige, om noe.

Til tross for at vi ennå ikke har oppnådd den faktiske tilstanden absolutt null, er vi veldig nærme den (selv om "veldig" i dette tilfellet er et veldig løst konsept; som et tellerim for barn: to, tre, fire, fire og en halv, fire på en snor, fire på en tråd, fem). Den laveste temperaturen som noen gang er registrert på jorden var i Antarktis i 1983, på -89,15 grader Celsius (184K).

Selvfølgelig, hvis du vil kjøle deg ned som et barn, må du dykke ned i verdensdypet. Hele universet er oversvømmet med rester av stråling fra Big Bang, i de tommeste områdene i verdensrommet - 2,73 grader Kelvin, som er litt kaldere enn temperaturen på flytende helium, som vi var i stand til å få på jorden for et århundre siden.

Men lavtemperaturfysikere bruker frysestråler for å ta teknologien til et helt nytt nivå. Det kan overraske deg at frysestråler har form av lasere. Men hvordan? Lasere må brenne.

Det stemmer, men lasere har én funksjon - man kan til og med si et ultimatum: alt lys sendes ut med samme frekvens. Vanlige nøytrale atomer samhandler ikke med lys i det hele tatt med mindre frekvensen er finjustert. Hvis atomet flyr mot lyskilden, mottar lyset et Dopplerskifte og går til en høyere frekvens. Et atom absorberer mindre fotonenergi enn det kunne. Så hvis du setter laseren lavere, vil raskt bevegelige atomer absorbere lys, og å sende ut et foton i en tilfeldig retning vil i gjennomsnitt miste litt energi. Hvis du gjentar prosessen, kan du kjøle ned gassen til mindre enn én nanokelvin, en milliarddel av en grad.

Alt blir mer ekstremt. Verdensrekorden for den kaldeste temperaturen er mindre enn en tidel av en milliard grader over det absolutte nullpunktet. Enheter som oppnår dette fanger atomer i magnetiske felt. "Temperatur" avhenger ikke så mye av atomene i seg selv, men av spinn av atomkjerner.

Nå, for å gjenopprette rettferdighet, må vi drømme litt. Når vi vanligvis ser for oss noe frosset til en milliarddels grad, vil du garantert få et bilde av til og med luftmolekyler som fryser på plass. Man kan til og med forestille seg en destruktiv apokalyptisk enhet som fryser spinnene til atomer.

Til syvende og sist, hvis du virkelig ønsker å oppleve lave temperaturer, er alt du trenger å gjøre å vente. Etter omtrent 17 milliarder år vil strålingsbakgrunnen i universet kjøles ned til 1K. Om 95 milliarder år vil temperaturen være omtrent 0,01K. Om 400 milliarder år vil verdensrommet være like kaldt som det kaldeste eksperimentet på jorden, og enda kaldere etter det.

Hvis du lurer på hvorfor universet avkjøles så raskt, si takk til våre gamle venner: entropi og mørk energi. Universet er i en akselererende modus, og går inn i en periode med eksponentiell vekst som vil fortsette for alltid. Ting vil fryse veldig raskt.

Hva er vår virksomhet?

Alt dette er selvfølgelig fantastisk, og å slå rekorder er også hyggelig. Men hva er vitsen? Vel, det er mange gode grunner til å forstå temperaturens lavland, og ikke bare som en vinner.

De flinke gutta ved National Institute of Standards and Technology, for eksempel, vil bare gjerne lage kule klokker. Tidsstandarder er basert på ting som frekvensen til cesiumatomet. Hvis cesiumatomet beveger seg for mye, er det en usikkerhet i målingene, som til slutt vil føre til at klokken ikke fungerer.

Men enda viktigere, spesielt fra et vitenskapelig synspunkt, oppfører materialer seg vanvittig ved ekstremt lave temperaturer. For eksempel, akkurat som en laser består av fotoner som er synkronisert med hverandre - med samme frekvens og fase - slik kan materialet kjent som et Bose-Einstein-kondensat dannes. I den er alle atomer i samme tilstand. Eller forestill deg et amalgam der hvert atom mister sin individualitet og hele massen reagerer som ett null superatom.

Ved svært lave temperaturer blir mange materialer superflytende, noe som betyr at de kan være helt viskøse, stables i ultratynne lag og til og med trosse tyngdekraften for å oppnå et minimum av energi. Også ved lave temperaturer blir mange materialer superledende, noe som betyr at de ikke har noen elektrisk motstand.

Superledere er i stand til å reagere på eksterne magnetiske felt på en slik måte at de fullstendig kansellerer dem inne i metallet. Som et resultat kan du kombinere den kalde temperaturen og magneten og få noe som levitasjon.

Hvorfor er det en absolutt null, men ikke noe absolutt maksimum?

La oss se på den andre ytterligheten. Hvis temperatur bare er et mål på energi, så kan du bare forestille deg at atomer kommer nærmere og nærmere lysets hastighet. Det kan vel ikke fortsette i det uendelige?

Det er et kort svar: vi vet ikke. Det er fullt mulig at det bokstavelig talt finnes noe som heter en uendelig temperatur, men hvis det er en absolutt grense, gir det tidlige universet noen ganske interessante ledetråder om hva det er. Den høyeste temperaturen som noen gang har eksistert (i hvert fall i vårt univers) skjedde trolig i den såkalte «Planck-tiden».

Det var et øyeblikk 10^-43 sekunder etter Big Bang, da tyngdekraften skilte seg fra kvantemekanikk og fysikk ble akkurat hva den er nå. Temperaturen på den tiden var omtrent 10^32 K. Det er en septillion ganger varmere enn innsiden av solen vår.

Igjen, vi er slett ikke sikre på om dette er den varmeste temperaturen noensinne. Fordi vi ikke engang har en stor modell av universet på Plancks tid, er vi ikke engang sikre på at universet kokte til den tilstanden. Uansett er vi mange ganger nærmere absolutt null enn absolutt varme.

> Absolutt null

Lær hva som er lik absolutt null temperatur og entropiverdi. Finn ut hva temperaturen på absolutt null er på Celsius- og Kelvin-skalaene.

Absolutt null– minimumstemperatur. Dette er merket der entropien når sin laveste verdi.

Læringsoppgave

Forstå hvorfor absolutt null er en naturlig indikator på nullpunktet.

Viktige punkter

Absolutt null er universell, det vil si at all materie er i grunntilstanden med denne indikatoren.
K har en kvantemekanisk nullenergi. Men i tolkningen kan den kinetiske energien være null, og den termiske energien forsvinner.
Den laveste mulige temperaturen i laboratoriet nådde 10-12 K. Minste naturlige temperatur er 1K (utvidelse av gasser i Boomerang-tåken).

Vilkår

Entropi er et mål på hvor jevn energi er fordelt i et system.
Termodynamikk er en gren av vitenskapen som studerer varme og dens forhold til energi og arbeid.

Absolutt null er minimumstemperaturen der entropien når sin laveste verdi. Det vil si at dette er den minste indikatoren som kan observeres i systemet. Dette er et universelt konsept og fungerer som et nullpunkt i systemet med temperaturenheter.

Graf over trykk mot temperatur for forskjellige gasser med konstant volum. Merk at alle plott er ekstrapolert til null trykk ved én temperatur.

Et system ved absolutt null er fortsatt utstyrt med kvantemekanisk nullenergi. I følge usikkerhetsprinsippet kan ikke partiklenes posisjon bestemmes med absolutt nøyaktighet. Hvis en partikkel forskyves ved absolutt null, har den fortsatt en minimumsenergireserve. Men i klassisk termodynamikk kan kinetisk energi være null, og termisk energi forsvinner.

Nullpunktet på en termodynamisk skala, som Kelvin, tilsvarer absolutt null. En internasjonal avtale har fastslått at absolutte nulltemperaturer når 0K på Kelvin-skalaen og -273,15°C på Celsius-skalaen. Stoff ved minimumstemperatur viser kvanteeffekter, som superledning og superfluiditet. Den laveste temperaturen under laboratorieforhold var 10-12 K, og i det naturlige miljøet - 1 K (rask utvidelse av gasser i Boomerang-tåken).

Den raske ekspansjonen av gasser fører til minimum observert temperatur