Mutlak 0 sıcaklık nedir? tamamen sıfır

İdeal gazın hacminin sıfır olduğu sınır sıcaklığı mutlak sıfır sıcaklığı olarak alınır. Ancak mutlak sıfır sıcaklığında gerçek gazların hacmi yok olamaz. O zaman bu sıcaklık sınırı mantıklı mı?

Varlığı Gay-Lussac yasasından kaynaklanan sınırlayıcı sıcaklık mantıklıdır, çünkü gerçek bir gazın özelliklerini ideal bir gazın özelliklerine yaklaştırmak pratik olarak mümkündür. Bunu yapmak için, yoğunluğunun sıfıra yaklaşması için giderek daha az nadir bulunan bir gaz almak gerekir. Böyle bir gaz için, hacim gerçekten de azalan sıcaklıkla sıfıra yakın bir sınıra yönelecektir.

Celsius ölçeğinde mutlak sıfırın değerini bulalım. eşit hacim Viçinde formül (3.6.4) sıfıra ve bunu dikkate alarak

Bu nedenle mutlak sıfır sıcaklık

* Mutlak sıfır için daha doğru bir değer: -273,15 °C.

Bu, Lomonosov'un varlığını öngördüğü “en büyük veya son derece soğuk”, doğadaki sınırlayıcı, en düşük sıcaklıktır.

Kelvin ölçeği

Kelvin William (Thomson W.) (1824-1907) - termodinamiğin ve moleküler-kinetik gaz teorisinin kurucularından biri olan seçkin bir İngiliz fizikçi.

Kelvin, mutlak sıcaklık ölçeğini tanıttı ve termodinamiğin ikinci yasasının formüllerinden birini, ısının tamamen işe dönüştürülmesinin imkansızlığı biçiminde verdi. Bir sıvının yüzey enerjisinin ölçümüne dayanarak moleküllerin boyutunu hesapladı. Transatlantik telgraf kablosunun döşenmesiyle bağlantılı olarak Kelvin, elektromanyetik salınımlar teorisini geliştirdi ve devredeki serbest salınımların periyodu için bir formül türetti. Bilimsel değerler için, W. Thomson, Lord Kelvin unvanını aldı.

İngiliz bilim adamı W. Kelvin mutlak sıcaklık ölçeğini tanıttı. Kelvin ölçeğinde sıfır sıcaklık mutlak sıfıra karşılık gelir ve bu ölçekte sıcaklık birimi santigrat dereceye eşittir, dolayısıyla mutlak sıcaklık T formülle Celsius ölçeğindeki sıcaklıkla ilgilidir

(3.7.6)

Şekil 3.11, karşılaştırma için mutlak ölçeği ve Celsius ölçeğini gösterir.

Mutlak sıcaklığın SI birimine kelvin denir (K olarak kısaltılır). Bu nedenle, bir derece Celsius, bir derece Kelvin'e eşittir: 1 °C = 1 K.

Bu nedenle, formül (3.7.6) ile verilen tanım gereği mutlak sıcaklık, Celsius sıcaklığına ve deneysel olarak belirlenen a değerine bağlı türev bir niceliktir. Ancak, temel öneme sahiptir.

Moleküler kinetik teori açısından, mutlak sıcaklık, atomların veya moleküllerin rastgele hareketinin ortalama kinetik enerjisi ile ilgilidir. saat T = Moleküllerin termal hareketi durur. Bu, Bölüm 4'te daha ayrıntılı olarak tartışılacaktır.

Hacim - mutlak sıcaklık

Kelvin ölçeği kullanılarak Gay-Lussac yasası (3.6.4) daha basit bir biçimde yazılabilir. Gibi

(3.7.7)

Sabit basınçta belirli bir kütleye sahip bir gazın hacmi, mutlak sıcaklık ile doğru orantılıdır.

Aynı basınçta farklı durumlarda aynı kütleye sahip gaz hacimlerinin oranı, mutlak sıcaklıkların oranına eşittir:

(3.7.8)

İdeal bir gazın hacminin (ve basıncının) kaybolduğu olası bir minimum sıcaklık vardır. Bu mutlak sıfır sıcaklıktır:-273 °С Mutlak sıfırdan sıcaklığı ölçmek uygundur. Mutlak sıcaklık ölçeği bu şekilde oluşturulur.

Mutlak sıfır, -273,15 °C sıcaklığa karşılık gelir.

Mutlak sıfırın pratikte ulaşılamaz olduğuna inanılmaktadır. Sıcaklık ölçeğindeki varlığı ve konumu, gözlemlenen fiziksel fenomenlerin ekstrapolasyonundan kaynaklanırken, bu tür ekstrapolasyon, mutlak sıfırda, bir maddenin moleküllerinin ve atomlarının termal hareketinin enerjisinin sıfıra eşit olması gerektiğini, yani kaotik olması gerektiğini gösterir. parçacıkların hareketi durur ve kristal kafesin düğümlerinde net bir konum işgal eden düzenli bir yapı oluştururlar. Ancak gerçekte mutlak sıfır sıcaklığında bile maddeyi oluşturan parçacıkların düzenli hareketleri kalacaktır. Sıfır noktası titreşimleri gibi kalan dalgalanmalar, parçacıkların kuantum özelliklerinden ve onları çevreleyen fiziksel boşluktan kaynaklanmaktadır.

Şu anda, fiziksel laboratuvarlar bir derecenin yalnızca birkaç milyonda biri kadar mutlak sıfırı aşan sıcaklıklar elde etmeyi başardılar; termodinamik yasalarına göre bunu başarmak imkansızdır.

notlar

Edebiyat

G. Burmin. Mutlak sıfır fırtınası. - M.: "Çocuk edebiyatı", 1983.

Ayrıca bakınız

Wikimedia Vakfı. 2010 .

Eş anlamlı:

Diğer sözlüklerde "Mutlak Sıfır" ın ne olduğunu görün:

Sıcaklıklar, termodinamik sıcaklık ölçeğinde sıcaklığın kökeni (bkz. TERMODİNAMİK SICAKLIK ÖLÇÜ). Mutlak sıfır, suyun üçlü noktasının (bkz. ÜÇ NOKTA) sıcaklığının 273.16 ° C altında bulunur, bunun için ... ... ansiklopedik sözlük

Sıcaklıklar, termodinamik sıcaklık ölçeğinde sıcaklığın kökeni. Mutlak sıfır, suyun üçlü nokta sıcaklığının (0.01°C) 273.16°C altında bulunur. Mutlak sıfır temelde ulaşılamaz, sıcaklıklara pratik olarak ulaşıldı, ... ... Modern Ansiklopedi

Sıcaklıklar, termodinamik sıcaklık ölçeğindeki sıcaklık okumasının kaynağıdır. Mutlak sıfır, 0.01.C değeri kabul edilen suyun üçlü noktasının sıcaklığının 273.16.C altında yer alır. Mutlak sıfır temelde ulaşılamazdır (bkz. ... ... Büyük Ansiklopedik Sözlük

Isı yokluğunu ifade eden sıcaklık 218 ° C'dir. Rusça'da yer alan yabancı kelimeler sözlüğü. Pavlenkov F., 1907. mutlak sıfır sıcaklık (fizik) – mümkün olan en düşük sıcaklık (273.15°C). Büyük sözlük ... ... Rus dilinin yabancı kelimeler sözlüğü

tamamen sıfır- Moleküllerin termal hareketinin durduğu aşırı düşük sıcaklık, Kelvin ölçeğinde mutlak sıfır (0°K) -273.16 ± 0.01°C'ye karşılık gelir ... Coğrafya Sözlüğü

Var., eş anlamlı sayısı: 15 yuvarlak sıfır (8) küçük adam (32) küçük yavru ... eşanlamlı sözlük

Moleküllerin termal hareketinin durduğu son derece düşük sıcaklık. Boyle Mariotte yasasına göre ideal bir gazın basıncı ve hacmi sıfıra eşit olur ve Kelvin ölçeğinde mutlak sıcaklık için referans noktası alınır ... ... Ekolojik sözlük

tamamen sıfır- - [AS Goldberg. İngilizce Rusça Enerji Sözlüğü. 2006] Genel olarak enerji konuları EN sıfır noktası … Teknik Çevirmenin El Kitabı

Mutlak sıcaklık referans noktası. 273.16 ° C'ye karşılık gelir. Şu anda, fiziksel laboratuvarlarda, bir derecenin sadece birkaç milyonda biri kadar mutlak sıfırı aşan bir sıcaklık elde etmek mümkündü, ancak bunu elde etmek yasalara göre ... ... Collier Ansiklopedisi

tamamen sıfır- absoliutus nulis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Termodinamin's temperatūros atskaitos pradžia, esanti 273.16 K žemiau vandens trigubojo taško. Tai 273.16 °C, 459.69 °F arba 0 K sıcaklık. atitikmenys: ingilizce.… … Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas

tamamen sıfır- absoliutus nulis statusas T sritis chemija apibrėžtis Kelvino skalės nulis (−273.16 °C). atitikmenys: tür. mutlak sıfır rus. tamamen sıfır... Chemijos terminų aiskinamasis žodynas

Mutlak sıfır sıcaklık

Mutlak sıfır sıcaklık fiziksel bir cismin sahip olabileceği minimum sıcaklık sınırıdır. Mutlak sıfır, Kelvin ölçeği gibi bir mutlak sıcaklık ölçeği için referans noktası görevi görür. Celsius ölçeğinde mutlak sıfır, -273.15 °C'ye karşılık gelir.

notlar

Edebiyat

G. Burmin. Mutlak sıfır fırtınası. - M.: "Çocuk edebiyatı", 1983.

Ayrıca bakınız

Wikimedia Vakfı. 2010 .

Mutlak sıfır sıcaklık
Mutlak sıfır sıcaklık

Diğer sözlüklerde "Mutlak Sıfır Sıcaklık" ın ne olduğunu görün:

Mutlak sıfır sıcaklık- Mutlak sıfır sıcaklık, fiziksel bir cismin sahip olabileceği minimum sıcaklık sınırıdır. Mutlak sıfır, Kelvin ölçeği gibi bir mutlak sıcaklık ölçeği için başlangıç noktasıdır. Santigrat ölçeğinde, mutlak sıfır şuna karşılık gelir ... ... Wikipedia

TAMAMEN SIFIR- MUTLAK SIFIR, sistemin tüm bileşenlerinin KUANTUM MEKANİĞİ yasalarının izin verdiği en az miktarda enerjiye sahip olduğu sıcaklık; Kelvin sıcaklık ölçeğinde sıfır veya 273.15°C (459.67° Fahrenheit). Bu sıcaklıkta... Bilimsel ve teknik ansiklopedik sözlük

Mutlak sıcaklık ölçeği

Mutlak termodinamik sıcaklık- Atomlar ve moleküller gibi gaz parçacıklarının düzlemindeki kaotik termal hareket Sıcaklığın iki tanımı vardır. Biri moleküler kinetik açıdan, diğeri termodinamik açıdan. Sıcaklık (Latin sıcaklığından uygun ... ... Wikipedia

Mutlak sıcaklık ölçeği- Atomlar ve moleküller gibi gaz parçacıklarının düzlemindeki kaotik termal hareket Sıcaklığın iki tanımı vardır. Biri moleküler kinetik açıdan, diğeri termodinamik açıdan. Sıcaklık (Latin sıcaklığından uygun ... ... Wikipedia

Mutlak sıfır nedir (daha sık - sıfır)? Bu sıcaklık gerçekten evrenin herhangi bir yerinde var mı? Gerçek hayatta herhangi bir şeyi mutlak sıfıra indirebilir miyiz? Bir soğuk dalgasının üstesinden gelmenin mümkün olup olmadığını merak ediyorsanız, soğuk sıcaklığın en uzak sınırlarını keşfedelim...

Fizikçi olmasanız bile, muhtemelen sıcaklık kavramına aşinasınızdır. Sıcaklık, bir malzemedeki dahili rastgele enerji miktarının bir ölçüsüdür. "İç" kelimesi çok önemlidir. Bir kartopu atın ve ana hareket oldukça hızlı olmasına rağmen kartopu oldukça soğuk kalacaktır. Öte yandan, bir odanın etrafında uçan hava moleküllerine bakarsanız, sıradan bir oksijen molekülü saatte binlerce kilometre hızla kızarır.

Teknik detaylar söz konusu olduğunda sessiz kalmaya meyilliyiz, bu yüzden sadece uzmanlar için, sıcaklığın söylediğimizden biraz daha karmaşık olduğunu not ediyoruz. Sıcaklığın gerçek tanımı, her bir entropi birimi için ne kadar enerji harcamanız gerektiğidir (daha iyi bir kelime istiyorsanız düzensizlik). Ama incelikleri atlayalım ve sadece buzdaki rastgele hava veya su moleküllerinin sıcaklık düştükçe daha yavaş hareket edeceği veya titreşeceği gerçeğine odaklanalım.

Mutlak sıfır -273.15 santigrat derece, -459.67 Fahrenheit ve sadece 0 Kelvin'dir. Bu, termal hareketin tamamen durduğu noktadır.

Her şey durur mu?

Konunun klasik değerlendirmesinde, her şey mutlak sıfırda durur, ancak şu anda kuantum mekaniğinin korkunç namlusu köşeden dışarı bakar. Pek çok fizikçinin kanını lekeleyen kuantum mekaniğinin tahminlerinden biri, bir parçacığın tam konumunu veya momentumunu asla tam bir kesinlikle ölçemeyeceğinizdir. Bu Heisenberg belirsizlik ilkesi olarak bilinir.

Mühürlü bir odayı mutlak sıfıra soğutabilseydiniz, garip şeyler olurdu (birazdan daha fazlası). Hava basıncı neredeyse sıfıra düşecek ve hava basıncı normalde yerçekimine karşı olduğundan, hava zeminde çok ince bir tabaka halinde çökecektir.

Ama yine de, tek tek molekülleri ölçebilirseniz, ilginç bir şey bulacaksınız: Titreşirler ve dönerler, epeyce - kuantum belirsizliği iş başında. İ'leri noktalamak için, karbon dioksit moleküllerinin dönüşünü mutlak sıfırda ölçerseniz, oksijen atomlarının karbonu saatte birkaç kilometre hızla - düşündüğünüzden çok daha hızlı - çevirdiğini göreceksiniz.

Konuşma durma noktasına gelir. Kuantum dünyasından bahsettiğimizde hareket anlamını kaybeder. Bu ölçeklerde, her şey belirsizlikle tanımlanır, bu yüzden parçacıklar durağan değildir, onları asla durağanmış gibi ölçemezsiniz.

zaman uyumsuz: doğru )); )); t = d.getElementsByTagName("script"); s = d.createElement("script"); s.type="metin/javascript"; s.src = "//an.yandex.ru/system/context.js"; s.async = doğru; t.parentNode.insertBefore(s, t); ))(bu, this.document, "yandexContextAsyncCallbacks");

Ne kadar düşebilirsin?

Mutlak sıfır arayışı, esasen ışık hızı arayışıyla aynı sorunları karşılar. Işık hızına ulaşmak için sonsuz miktarda enerji gerekir ve mutlak sıfıra ulaşmak için sonsuz miktarda ısının çıkarılması gerekir. Bu süreçlerin her ikisi de, eğer varsa, imkansızdır.

Mutlak sıfırın gerçek durumuna henüz ulaşmamış olmamıza rağmen, buna çok yakınız (bu durumda "çok" çok gevşek bir kavram olmasına rağmen; bir çocuk sayma kafiyesi gibi: iki, üç, dört, dört ve yarım, ipte dört, ipte dört, beş). Dünya üzerinde şimdiye kadar kaydedilen en düşük sıcaklık, 1983 yılında -89.15 santigrat derece (184K) ile Antarktika'daydı.

Tabii bir çocuk gibi serinlemek istiyorsanız, uzayın derinliklerine dalmanız gerekiyor. Tüm evren, uzayın en boş bölgelerinde - bir asır önce Dünya'ya ulaşabildiğimiz sıvı helyumun sıcaklığından biraz daha soğuk olan 2.73 Kelvin derece - Büyük Patlama'dan gelen radyasyon kalıntılarıyla dolu.

Ancak düşük sıcaklıklı fizikçiler, teknolojiyi tamamen yeni bir düzeye taşımak için donma ışınları kullanıyor. Dondurucu ışınların lazer şeklini alması sizi şaşırtabilir. Ama nasıl? Lazerler yanmalıdır.

Bu doğru, ancak lazerlerin bir özelliği var - hatta bir ültimatom bile denebilir: tüm ışık aynı frekansta yayılır. Sıradan nötr atomlar, frekans ince bir şekilde ayarlanmadıkça ışıkla hiç etkileşmezler. Atom ışık kaynağına doğru uçarsa, ışık bir Doppler kayması alır ve daha yüksek bir frekansa gider. Bir atom, yapabileceğinden daha az foton enerjisi emer. Yani lazeri daha düşük ayarlarsanız, hızlı hareket eden atomlar ışığı emecek ve rastgele bir yönde foton yayarak ortalama olarak biraz enerji kaybedecektir. İşlemi tekrarlarsanız, gazı bir derecenin milyarda biri olan bir nanoKelvin'den daha azına kadar soğutabilirsiniz.

Her şey daha aşırı hale gelir. En düşük sıcaklık için dünya rekoru, mutlak sıfırın üzerinde bir milyar derecenin onda birinden daha azdır. Bunu başaran cihazlar, atomları manyetik alanlarda yakalar. "Sıcaklık" atomların kendilerine değil, atom çekirdeğinin dönüşüne bağlıdır.

Şimdi adaleti sağlamak için biraz hayal kurmamız gerekiyor. Genellikle bir derecenin milyarda biri kadar donmuş bir şey hayal ettiğimizde, yerinde donan hava moleküllerinin bile bir resmini elde edeceğinizden eminiz. Atomların dönüşlerini donduran yıkıcı bir kıyamet aygıtı bile hayal edilebilir.

Sonuç olarak, gerçekten düşük sıcaklıklar yaşamak istiyorsanız, tek yapmanız gereken beklemek. Yaklaşık 17 milyar yıl sonra, Evrendeki radyasyon arka planı 1K'ya kadar soğuyacak. 95 milyar yıl sonra, sıcaklık yaklaşık 0.01 K olacak. 400 milyar yıl sonra, derin uzay dünyadaki en soğuk deney kadar soğuk olacak ve ondan sonra daha da soğuk olacak.

Evrenin neden bu kadar hızlı soğuduğunu merak ediyorsanız, eski dostlarımıza teşekkür edin: entropi ve karanlık enerji. Evren hızlanan bir modda, sonsuza kadar devam edecek üstel bir büyüme dönemine giriyor. İşler çok çabuk donacak.

Bizim işimiz ne?

Bütün bunlar elbette harika ve rekor kırmak da güzel. Ama amaç ne? Eh, sadece bir kazanan olarak değil, sıcaklığın ovalarını anlamak için birçok iyi neden var.

Örneğin, Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü'ndeki iyi adamlar sadece havalı saatler yapmak isterler. Zaman standartları sezyum atomunun frekansı gibi şeylere dayanır. Sezyum atomu çok fazla hareket ederse, ölçümlerde, sonunda saatin arızalanmasına neden olacak bir belirsizlik vardır.

Ancak daha da önemlisi, özellikle bilimsel bir bakış açısıyla, malzemeler aşırı düşük sıcaklıklarda delice davranır. Örneğin, tıpkı bir lazerin birbiriyle senkronize fotonlardan oluşması gibi - aynı frekans ve fazda - Bose-Einstein yoğuşması olarak bilinen malzeme de oluşturulabilir. İçinde, tüm atomlar aynı durumdadır. Veya her atomun bireyselliğini kaybettiği ve tüm kütlenin tek bir sıfır süper atom gibi tepki verdiği bir amalgam hayal edin.

Çok düşük sıcaklıklarda, birçok malzeme süper akışkan hale gelir; bu, bunların tamamen viskoz olabileceği, ultra ince katmanlar halinde istiflenebileceği ve hatta minimum enerji elde etmek için yerçekimine karşı koyabileceği anlamına gelir. Ayrıca düşük sıcaklıklarda birçok malzeme süper iletken hale gelir, bu da onların herhangi bir elektrik direncine sahip olmadığı anlamına gelir.

Süperiletkenler, dış manyetik alanlara, metalin içinde onları tamamen iptal edecek şekilde tepki verebilirler. Sonuç olarak, soğuk sıcaklık ve mıknatısı birleştirebilir ve havaya yükselme gibi bir şey elde edebilirsiniz.

Neden mutlak sıfır var da mutlak maksimum yok?

Diğer uç noktaya bakalım. Sıcaklık sadece bir enerji ölçüsüyse, atomların ışık hızına gittikçe yaklaştığını hayal edebilirsiniz. Süresiz devam edemez, değil mi?

Kısa bir cevap var: Bilmiyoruz. Kelimenin tam anlamıyla sonsuz sıcaklık gibi bir şeyin olması tamamen mümkündür, ancak mutlak bir sınır varsa, erken evren bunun ne olduğuna dair oldukça ilginç ipuçları sağlar. Şimdiye kadar var olan en yüksek sıcaklık (en azından bizim evrenimizde) muhtemelen "Planck zamanı" denilen zamanda gerçekleşti.

Büyük Patlama'dan 10^-43 saniye sonra, yerçekiminin kuantum mekaniği ve fizikten ayrıldığı bir an, tam olarak şimdi olduğu gibi oldu. O sırada sıcaklık yaklaşık 10^32 K idi. Bu, Güneşimizin içinden septilyon kat daha sıcak.

Yine, bunun şimdiye kadarki en yüksek sıcaklık olup olmadığından emin değiliz. Planck'ın zamanında büyük bir evren modelimiz bile olmadığı için, evrenin bu duruma kaynadığından bile emin değiliz. Her durumda, mutlak sıfıra mutlak ısıdan çok daha yakınız.

> Mutlak sıfır

Neyin eşit olduğunu öğrenin mutlak sıfır sıcaklık ve entropi değeri. Celsius ve Kelvin ölçeklerinde mutlak sıfırın sıcaklığının ne olduğunu öğrenin.

Tamamen sıfır– minimum sıcaklık. Bu, entropinin en düşük değerine ulaştığı noktadır.

öğrenme görevi

Mutlak sıfırın neden sıfır noktasının doğal bir göstergesi olduğunu anlayın.

Anahtar noktaları

Mutlak sıfır evrenseldir, yani bu gösterge ile tüm maddeler temel durumdadır.
K kuantum mekaniksel sıfır enerjiye sahiptir. Ancak yorumda kinetik enerji sıfır olabilir ve termal enerji kaybolur.
Laboratuvar koşullarında mümkün olan en düşük sıcaklık 10-12 K'ye ulaştı. Minimum doğal sıcaklık 1K idi (Bumerang Bulutsusu'ndaki gazların genişlemesi).

Şartlar

Entropi, bir sistemde tek tip enerjinin nasıl dağıldığının bir ölçüsüdür.
Termodinamik, ısıyı ve onun enerji ve işle ilişkisini inceleyen bir bilim dalıdır.

Mutlak sıfır, entropinin en düşük değerine ulaştığı minimum sıcaklıktır. Yani bu, sistemde gözlemlenebilecek en küçük göstergedir. Bu evrensel bir kavramdır ve sıcaklık birimleri sisteminde bir sıfır noktası görevi görür.

Sabit hacimli farklı gazlar için basınç-sıcaklık grafiği. Tüm grafiklerin bir sıcaklıkta sıfır basınca ekstrapolasyon yaptığına dikkat edin.

Mutlak sıfırdaki bir sistem hala kuantum mekanik sıfır enerjisine sahiptir. Belirsizlik ilkesine göre parçacıkların konumu mutlak doğrulukla belirlenemez. Bir parçacık mutlak sıfırda yer değiştirirse, yine de minimum enerji rezervine sahiptir. Ancak klasik termodinamikte kinetik enerji sıfır olabilir ve termal enerji yok olur.

Kelvin gibi bir termodinamik ölçeğin sıfır noktası, mutlak sıfıra eşittir. Uluslararası bir anlaşma, mutlak sıfırın sıcaklığının Kelvin ölçeğinde 0K'ya ve Santigrat ölçeğinde -273.15°C'ye ulaştığını belirlemiştir. Minimum sıcaklıktaki madde, süperiletkenlik ve süperakışkanlık gibi kuantum etkileri sergiler. Laboratuvar koşullarında en düşük sıcaklık 10-12 K ve doğal ortamda - 1 K (Bumerang Bulutsusu'ndaki gazların hızlı genişlemesi) idi.

Gazların hızlı genleşmesi, gözlemlenen minimum sıcaklığa yol açar.