Jaka jest temperatura zera absolutnego w stopniach Celsjusza? Absolutna temperatura zera

Czy zastanawiałeś się kiedyś, jak niska może być temperatura? Co jest absolutne zero? Czy ludzkość kiedykolwiek będzie w stanie tego dokonać i jakie możliwości otworzą się po takim odkryciu? Te i inne podobne pytania od dawna zajmują umysły wielu fizyków i po prostu ciekawskich ludzi.

Co to jest zero absolutne

Nawet jeśli od dzieciństwa nie przepadałeś za fizyką, prawdopodobnie znasz pojęcie temperatury. Dzięki teorii kinetyki molekularnej wiemy teraz, że istnieje pewne statyczne powiązanie między nią a ruchami cząsteczek i atomów: im wyższa temperatura dowolnego ciała fizycznego, tym szybciej poruszają się jego atomy i odwrotnie. Powstaje pytanie: „Czy istnieje taka dolna granica, przy której cząstki elementarne zamarzają w miejscu?” Naukowcy uważają, że teoretycznie jest to możliwe; termometr będzie wskazywał -273,15 stopnia Celsjusza. Wartość tę nazywa się zerem absolutnym. Innymi słowy, jest to minimalna możliwa granica, do której można schłodzić ciało fizyczne. Istnieje nawet absolutna skala temperatury (skala Kelvina), w której punktem odniesienia jest zero absolutne, a podział jednostkowy skali wynosi jeden stopień. Naukowcy na całym świecie nadal pracują nad osiągnięciem tego celu podana wartość, ponieważ stwarza to wielkie perspektywy dla ludzkości.

Dlaczego to jest takie ważne

Ekstremalnie niskie i ekstremalnie wysokie temperatury są ściśle powiązane z koncepcjami nadciekłości i nadprzewodnictwa. Zanik oporu elektrycznego w nadprzewodnikach umożliwi osiągnięcie niewyobrażalnych wartości sprawności i wyeliminowanie wszelkich strat energii. Gdybyśmy tylko znaleźli sposób, który pozwoliłby nam swobodnie osiągnąć wartość” absolutne zero„, wiele problemów ludzkości zostałoby rozwiązanych. Pociągi unoszące się nad szynami, lżejsze i mniej obszerne silniki, transformatory i generatory, wysoce precyzyjna magnetoencefalografia, precyzyjne zegarki – to tylko kilka przykładów tego, co nadprzewodnictwo może wnieść w nasze życie .

Najnowsze osiągnięcia naukowe

We wrześniu 2003 roku badaczom z MIT i NASA udało się schłodzić gazowy sód do rekordowo niskiego poziomu. Podczas eksperymentu brakowało im zaledwie pół miliardowej stopnia do końca (zera absolutnego). Podczas badań sód znajdował się stale w polu magnetycznym, co uniemożliwiało mu kontakt ze ściankami pojemnika. Gdyby udało się pokonać barierę temperaturową, ruch molekularny w gazie zostałby całkowicie zatrzymany, gdyż takie chłodzenie wydobyłoby całą energię z sodu. Badacze zastosowali technikę, której autor (Wolfgang Ketterle) otrzymał w 2001 roku Nagroda Nobla w fizyce. Kluczowy punkt przeprowadzone badania dotyczyły procesów gazowej kondensacji Bosego-Einsteina. Tymczasem nikt jeszcze nie unieważnił trzeciej zasady termodynamiki, zgodnie z którą zero absolutne jest wartością nie tylko nie do pokonania, ale także nieosiągalną. Ponadto obowiązuje zasada nieoznaczoności Heisenberga, a atomy po prostu nie mogą zatrzymać się w miejscu. Zatem na razie temperatura zera absolutnego pozostaje dla nauki nieosiągalna, choć naukowcom udało się zbliżyć do niej na znikomą odległość.

- 48,67 Kb

Federalna państwowa budżetowa instytucja edukacyjna wyższej edukacji zawodowej

„Państwowy Uniwersytet Pedagogiczny w Woroneżu”

Katedra Fizyki Ogólnej

na temat: „Zerowa temperatura absolutna”

Ukończyli: student I roku FMF,

PI, Kondratenko Irina Aleksandrowna

Sprawdził: asystent wydziału ogólnego

fizycy Afonin G.V.

Woroneż-2013

Wstęp……………………………………………………. 3

1.Zero absolutne…………………………………………...4

2.Historia……………………………………………………6

3. Zjawiska obserwowane w pobliżu zera absolutnego………..9

Zakończenie………………………………………………… 11

Wykaz wykorzystanej literatury………………………..12

Wstęp

Od wielu lat badacze zmierzają w stronę temperatury zera absolutnego. Jak wiadomo temperatura równa zeru absolutnemu charakteryzuje stan podstawowy układu wielu cząstek - stan o najniższej możliwej energii, przy którym atomy i cząsteczki wykonują tzw. Drgania „zerowe”. Zatem głębokie ochłodzenie w pobliżu zera absolutnego (same zero absolutne uważa się za nieosiągalne w praktyce) otwiera nieograniczone możliwości badania właściwości materii.

1. Zero absolutne

Temperatura zera absolutnego (rzadziej temperatura zera absolutnego) to minimalna granica temperatury, jaką może mieć ciało fizyczne we Wszechświecie. Zero absolutne służy jako początek absolutnej skali temperatury, takiej jak skala Kelvina. W 1954 roku X Generalna Konferencja Miar i Wag ustaliła termodynamiczną skalę temperatur z jednym punktem odniesienia – punktem potrójnym wody, której temperaturę przyjęto 273,16 K (dokładnie), co odpowiada 0,01°C, tak że w skali Celsjusza temperatura odpowiada zeru absolutnemu -273,15 °C.

W ramach stosowalności termodynamiki zero absolutne jest w praktyce nieosiągalne. Jej istnienie i położenie na skali temperatury wynika z ekstrapolacji obserwowanych zjawisk fizycznych, a z takiej ekstrapolacji wynika, że przy zera absolutnym energia ruchu termicznego cząsteczek i atomów substancji powinna być równa zeru, czyli chaotycznego ruchu cząstek przystanki i tworzą uporządkowaną strukturę, zajmując wyraźne miejsce w węzłach sieci krystalicznej (wyjątek stanowi ciekły hel). Jednak z punktu widzenia fizyki kwantowej, w temperaturze zera absolutnego nie występują oscylacje, które są spowodowane właściwościami kwantowymi cząstek i otaczającą je próżnią fizyczną.

Ponieważ temperatura układu zmierza do zera absolutnego, jego entropia, pojemność cieplna i współczynnik rozszerzalności cieplnej również dążą do zera, a chaotyczny ruch cząstek tworzących układ zatrzymuje się. Jednym słowem substancja staje się nadsubstancją posiadającą nadprzewodnictwo i nadciekłość.

Temperatura zera absolutnego jest nieosiągalna w praktyce, a uzyskanie temperatur bardzo bliskich jej stanowi złożony problem eksperymentalny, ale uzyskano już temperatury odległe tylko o milionowe części stopnia od zera absolutnego. .

Znajdźmy wartość zera absolutnego w skali Celsjusza, przyrównując objętość V do zera i biorąc to pod uwagę

Zatem temperatura zera absolutnego wynosi -273°C.

Jest to ekstremalna, najniższa temperatura w przyrodzie, „największy lub ostatni stopień zimna”, którego istnienie przepowiedział Łomonosow.

Ryc.1. Skala bezwzględna i celsjuszowa

Jednostka temperatura absolutna w układzie SI nazywa się to kelwinem (w skrócie K). Dlatego jeden stopień w skali Celsjusza jest równy jednemu stopniowi w skali Kelvina: 1 °C = 1 K.

Zatem temperatura bezwzględna jest wielkością pochodną zależną od temperatury Celsjusza i eksperymentalnie określonej wartości a. Ma to jednak fundamentalne znaczenie.

Z punktu widzenia teorii kinetyki molekularnej temperatura bezwzględna jest związana ze średnią energią kinetyczną chaotycznego ruchu atomów lub cząsteczek. Przy T = 0 K ruch termiczny cząsteczek ustaje.

2. Historia

Fizyczna koncepcja „temperatury zera absolutnego” jest bardzo ważna dla współczesnej nauki. ważny: ściśle z nim związana jest koncepcja nadprzewodnictwa, której odkrycie wywołało prawdziwą sensację w drugiej połowie XX wieku.

Aby zrozumieć, czym jest zero absolutne, warto sięgnąć do prac takich znanych fizyków, jak G. Fahrenheit, A. Celsjusza, J. Gay-Lussac i W. Thomson. Odegrali kluczową rolę w stworzeniu głównych skal temperatury, które są nadal używane.

Pierwszym, który zaproponował swoją skalę temperatur, był niemiecki fizyk G. Fahrenheit w 1714 roku. Jednocześnie temperaturę mieszaniny zawierającej śnieg i amoniak przyjęto jako zero absolutne, czyli najniższy punkt tej skali. Kolejnym ważnym wskaźnikiem była normalna temperatura ciała człowieka, która wynosiła 1000. W związku z tym każdy podział tej skali nazwano „stopniem Fahrenheita”, a samą skalę nazwano „skalą Fahrenheita”.

30 lat później szwedzki astronom A. Celsjusza zaproponował własną skalę temperatur, w której głównymi punktami były temperatura topnienia lodu i temperatura wrzenia wody. Skalę tę nazwano „skalą Celsjusza”; nadal jest ona popularna w większości krajów świata, w tym w Rosji.

W 1802 roku, przeprowadzając swoje słynne eksperymenty, francuski naukowiec J. Gay-Lussac odkrył, że objętość gazu pod stałym ciśnieniem zależy bezpośrednio od temperatury. Ale najciekawsze było to, że gdy temperatura zmieniła się o 10 stopni Celsjusza, objętość gazu wzrosła lub zmniejszyła się o tę samą ilość. Po dokonaniu niezbędnych obliczeń Gay-Lussac stwierdził, że wartość ta jest równa 1/273 objętości gazu. Prawo to prowadzi do oczywistego wniosku: temperatura równa -273°C to najniższa temperatura, nawet jeśli się do niej zbliżymy, nie da się jej osiągnąć. Tę temperaturę nazywa się „temperaturą zera absolutnego”. Co więcej, zero absolutne stało się punktem wyjścia do stworzenia skali temperatury absolutnej, w czym aktywny udział wziął angielski fizyk W. Thomson, znany również jako Lord Kelvin. Jego główne badania dotyczyły udowodnienia, że żadnego ciała w przyrodzie nie można schłodzić poniżej zera absolutnego. Jednocześnie aktywnie korzystał z drugiej zasady termodynamiki, wprowadzonej przez niego w 1848 r skala absolutna temperatury zaczęto nazywać termodynamiczną lub „skalą Kelvina”. W kolejnych latach i dziesięcioleciach nastąpiło jedynie numeryczne udoskonalenie pojęcia „zera absolutnego”.

Ryc.2. Zależność między skalami temperatur Fahrenheita (F), Celsjusza (C) i Kelvina (K).

Warto również zauważyć, że zero absolutne odgrywa bardzo ważną rolę w układzie SI. Rzecz w tym, że w 1960 roku na kolejnej Generalnej Konferencji Miar i Wag jednostka temperatury termodynamicznej – kelwin – stała się jedną z sześciu podstawowych jednostek miary. Jednocześnie specjalnie określono, że jeden stopień Kelvina

jest liczbowo równy jednemu stopniowi Celsjusza, ale za punkt odniesienia „w Kelwinach” uważa się zwykle zero absolutne.

Głównym fizycznym znaczeniem zera absolutnego jest to, że zgodnie z podstawowymi prawami fizycznymi w takiej temperaturze energia ruchu cząstki elementarne, takich jak atomy i cząsteczki, jest równa zeru i w tym przypadku wszelki chaotyczny ruch tych właśnie cząstek powinien się zatrzymać. W temperaturze równej zeru absolutnemu atomy i cząsteczki muszą zająć wyraźną pozycję w głównych punktach sieci krystalicznej, tworząc uporządkowany układ.

Obecnie, korzystając ze specjalnego sprzętu, naukowcom udało się uzyskać temperatury zaledwie o kilka części na milion powyżej zera absolutnego. Osiągnięcie tej wartości jest fizycznie niemożliwe ze względu na drugą zasadę termodynamiki.

3. Zjawiska obserwowane w pobliżu zera absolutnego

W temperaturach bliskich zera absolutnego na poziomie makroskopowym można zaobserwować efekty czysto kwantowe, takie jak:

1. Nadprzewodnictwo to właściwość niektórych materiałów polegająca na tym, że po osiągnięciu temperatury poniżej określonej wartości (temperatura krytyczna) mają ściśle zerowy opór elektryczny. Znanych jest kilkaset związków, czystych pierwiastków, stopów i ceramiki, które przekształcają się w stan nadprzewodzący.

Nadprzewodnictwo jest zjawiskiem kwantowym. Charakteryzuje się także efektem Meissnera, który polega na całkowitym wyprzedzeniu pola magnetycznego z objętości nadprzewodnika. Istnienie tego efektu pokazuje, że nadprzewodnictwa nie można opisać po prostu jako idealnej przewodności w klasycznym sensie. Otwarcie w latach 1986-1993. szereg nadprzewodników wysokotemperaturowych (HTSC) znacznie przesunęło granicę temperaturową nadprzewodnictwa i umożliwiło praktyczne zastosowanie materiałów nadprzewodnikowych nie tylko w temperaturze ciekłego helu (4,2 K), ale także w temperaturze wrzenia cieczy azot (77 K), znacznie tańsza ciecz kriogeniczna.

2. Nadciekłość - zdolność substancji w stanie specjalnym (cieczy kwantowej), która występuje, gdy temperatura spadnie do zera absolutnego (faza termodynamiczna), do przepływania bez tarcia przez wąskie szczeliny i kapilary. Do niedawna nadciekłość była znana tylko w przypadku ciekłego helu, ale w ostatnie lata nadciekłość odkryto także w innych układach: w rozrzedzonych atomowych kondensatach Bosego i stałym helu.

Nadciekłość jest wyjaśniona w następujący sposób. Ponieważ atomy helu są bozonami, mechanika kwantowa pozwala na to, aby dowolna liczba cząstek znajdowała się w tym samym stanie. W pobliżu temperatur zera absolutnego wszystkie atomy helu znajdują się w podstawowym stanie energetycznym. Ponieważ energia stanów jest dyskretna, atom może otrzymać nie jakąkolwiek energię, a tylko taką, która jest równa luce energetycznej pomiędzy sąsiednimi poziomami energii. Jednak w niskich temperaturach energia zderzenia może być mniejsza niż ta wartość, w wyniku czego po prostu nie nastąpi rozproszenie energii. Ciecz będzie przepływać bez tarcia.

3. Bosego – kondensat Einsteina – stan skupienia materii, którego podstawą są bozony, schłodzony do temperatur bliskich zera absolutnego (mniej niż jedna milionowa stopnia powyżej zera absolutnego). W tak bardzo fajnym stanie wystarczy duża liczba atomy znajdują się w swoich minimalnych możliwych stanach kwantowych, a efekty kwantowe zaczynają objawiać się na poziomie makroskopowym.

Wniosek

Badanie właściwości materii w pobliżu zera absolutnego cieszy się dużym zainteresowaniem nauki i technologii.

Wiele właściwości substancji, w temperaturze pokojowej przesłoniętych zjawiskami termicznymi (na przykład szumem termicznym), zaczyna się coraz bardziej ujawniać wraz ze spadkiem temperatury, umożliwiając badanie w czystej postaci wzorów i połączeń właściwych danej danej substancji. substancja. Badania w zakresie niskich temperatur umożliwiły odkrycie wielu nowych zjawisk naturalnych, takich jak nadciekłość helu i nadprzewodnictwo metali.

W niskich temperaturach właściwości materiałów zmieniają się radykalnie. Niektóre metale zwiększają swoją wytrzymałość i stają się plastyczne, inne stają się kruche, jak szkło.

Badanie właściwości fizykochemicznych w niskich temperaturach umożliwi w przyszłości stworzenie nowych substancji o określonych właściwościach. Wszystko to jest bardzo cenne przy projektowaniu i tworzeniu statków kosmicznych, stacji i instrumentów.

Wiadomo, że podczas badań radarowych ciał kosmicznych odbierany sygnał radiowy jest bardzo słaby i trudny do odróżnienia od różnych szumów. Niedawno stworzone przez naukowców oscylatory i wzmacniacze molekularne działają w bardzo niskich temperaturach i dlatego charakteryzują się bardzo niskim poziomem hałasu.

Niskotemperaturowe właściwości elektryczne i magnetyczne metali, półprzewodników i dielektryków umożliwiają opracowanie zasadniczo nowych mikroskopijnych urządzeń radiowych.

Do wytworzenia próżni niezbędnej np. do działania gigantycznych akceleratorów cząstek jądrowych wykorzystuje się ultraniskie temperatury.

Wykaz używanej literatury

http://wikipedia.org
http://rudocs.exdat.com
http://fb.ru

Krótki opis

Zero absolutne (zero absolutne) - początek temperatury absolutnej, zaczynający się od 273,16 K poniżej punktu potrójnego wody (punkt równowagi trzech faz - lodu, wody i pary wodnej); W temperaturze zera absolutnego ruch cząsteczek zatrzymuje się i znajdują się one w stanie ruchu „zero”. Lub: najniższa temperatura, w której substancja nie zawiera energii cieplnej.

Absolutne zero start odczyt temperatury bezwzględnej. Odpowiada -273,16°C. Obecnie w laboratoriach fizycznych można uzyskać temperaturę przekraczającą zero absolutne zaledwie o kilka milionowych stopnia, ale zgodnie z prawami termodynamiki jest to niemożliwe. W temperaturze zera absolutnego układ znajdowałby się w stanie o najniższej możliwej energii (w tym stanie atomy i cząsteczki wykonywałyby „zerowe” drgania) i miałby zerową entropię (zero nieład). Objętość gazu doskonałego w punkcie zera absolutnego musi być równa zeru i aby określić ten punkt, mierzy się objętość rzeczywistego helu w temperaturze ciągły obniżanie temperatury aż do jego skroplenia pod niskim ciśnieniem (-268,9°C) i ekstrapolowanie do temperatury, w której objętość gazu w przypadku braku skraplania spadłaby do zera. Temperatura bezwzględna termodynamiczny skala jest mierzona w kelwinach, oznaczona symbolem K. Absolutny termodynamiczny skala i skala Celsjusza są po prostu przesunięte względem siebie i powiązane stosunkiem K = °C + 273,16°.

Historia

Słowo „temperatura” powstało w czasach, gdy ludzie wierzyli, że w ciałach znajdują się cieplejsze ciała więcej specjalna substancja - kaloryczna, niż w przypadku mniej podgrzewanych. Dlatego temperaturę postrzegano jako siłę mieszaniny materii ciała i kalorii. Z tego powodu jednostki miary mocy napojów alkoholowych i temperatury nazywane są tak samo - stopniami.

Ponieważ temperatura jest energią kinetyczną cząsteczek, jasne jest, że najbardziej naturalne jest jej mierzenie w jednostkach energii (tj. w układzie SI w dżulach). Dlatego też pomiary temperatury rozpoczęły się na długo przed stworzeniem teorii kinetyki molekularnej wagi praktyczne Temperaturę mierzy się w konwencjonalnych jednostkach - stopniach.

Skala Kelvina

W termodynamice stosuje się skalę Kelvina, w której temperaturę mierzy się od zera absolutnego (stanu odpowiadającego minimalnej teoretycznie możliwej energii wewnętrznej ciała), a jeden kelwin jest równy 1/273,16 odległości od zera absolutnego do punktu potrójnego woda (stan, w którym pary lodu, wody i wody znajdują się w równowadze). Stała Boltzmanna służy do przeliczania kelwinów na jednostki energii. Stosowane są również jednostki pochodne: kilokelwin, megakelwin, milikelwin itp.

Celsjusz

W życiu codziennym posługujemy się skalą Celsjusza, w której 0 to temperatura zamarzania wody, a 100° to temperatura wrzenia wody pod ciśnieniem atmosferycznym. Ponieważ temperatury zamarzania i wrzenia wody nie są dobrze określone, skalę Celsjusza definiuje się obecnie za pomocą skali Kelvina: stopień Celsjusza jest równy kelwinowi, przyjmuje się, że zero absolutne wynosi -273,15 ° C. Skala Celsjusza jest praktycznie bardzo wygodna, ponieważ woda jest bardzo powszechna na naszej planecie i opiera się na niej nasze życie. Zero Celsjusza to szczególny punkt dla meteorologii, ponieważ zamarznięcie wody atmosferycznej zmienia wszystko znacząco.

Fahrenheita

W Anglii, a zwłaszcza w USA, używana jest skala Fahrenheita. W tej skali odstęp od samej temperatury dzieli się na 100 stopni. mroźna zima w mieście, w którym mieszkał Fahrenheit, do temperatury ludzkie ciało. Zero stopni Celsjusza to 32 stopnie Fahrenheita, a stopień Fahrenheita to 5/9 stopni Celsjusza.

Obecnie akceptowane następująca definicja Skala Fahrenheita: Jest to skala temperatury, w której 1 stopień (1°F) jest równy 1/180 różnicy między temperaturą wrzenia wody a temperaturą topnienia lodu pod ciśnieniem atmosferycznym, a temperatura topnienia lodu wynosi + 32°F. Temperatura w skali Fahrenheita jest powiązana z temperaturą w skali Celsjusza (t°C) poprzez stosunek t°C = 5/9 (t°F - 32), 1°F = 5/9°C. Zaproponowany przez G. Fahrenheita w 1724 roku.

Skala Reaumura

Zaproponowany w 1730 roku przez RA Reaumur, który opisał wynaleziony przez siebie termometr alkoholowy.

Jednostką jest stopień Reaumur (°R), 1°R jest równy 1/80 przedziału temperatur pomiędzy punktami odniesienia – temperaturą topnienia lodu (0°R) i temperaturą wrzenia wody (80°R)

1°R = 1,25°C.

Obecnie skala wyszła z użycia, najdłużej przetrwała we Francji, ojczyźnie autora.

Porównanie skal temperatur

Opis	kelwin	Celsjusz	Fahrenheita	Niuton	Reaumur
Absolutne zero		−273.15	−459.67	−90.14	−218.52
Temperatura topnienia mieszaniny stopni Fahrenheita (sól i lód w równych ilościach)			0	−5.87
Temperatura zamarzania wody (warunki normalne)		0	32	0
Średnia temperatura ciała człowieka¹		36.8	98.2	12.21
Temperatura wrzenia wody (warunki normalne)		100	212	33
Temperatura powierzchni słonecznej	5800	5526	9980	1823

Normalna temperatura ciała człowieka wynosi 36,6 ° C ± 0,7 ° C lub 98,2 ° F ± 1,3 ° F. Powszechnie podawana wartość 98,6 °F jest dokładną konwersją na stopnie Fahrenheita XIX-wiecznej niemieckiej wartości 37 °C. Ponieważ wartość ta nie mieści się w normalnym zakresie temperatur wg nowoczesne pomysły, można powiedzieć, że zawiera on nadmierną (nieprawidłową) precyzję. Niektóre wartości w tej tabeli zostały zaokrąglone.

Porównanie skal Fahrenheita i Celsjusza

(z- Skala Fahrenheita, oC- skala Celsjusza)

oF	oC		oF	oC		oF	oC		oF	oC
-459.67 -450 -400 -350 -300 -250 -200 -190 -180 -170 -160 -150 -140 -130 -120 -110 -100 -95 -90 -85 -80 -75 -70 -65	-273.15 -267.8 -240.0 -212.2 -184.4 -156.7 -128.9 -123.3 -117.8 -112.2 -106.7 -101.1 -95.6 -90.0 -84.4 -78.9 -73.3 -70.6 -67.8 -65.0 -62.2 -59.4 -56.7 -53.9		-60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -19 -18 -17 -16 -15 -14 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5	-51.1 -48.3 -45.6 -42.8 -40.0 -37.2 -34.4 -31.7 -28.9 -28.3 -27.8 -27.2 -26.7 -26.1 -25.6 -25.0 -24.4 -23.9 -23.3 -22.8 -22.2 -21.7 -21.1 -20.6		-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19	-20.0 -19.4 -18.9 -18.3 -17.8 -17.2 -16.7 -16.1 -15.6 -15.0 -14.4 -13.9 -13.3 -12.8 -12.2 -11.7 -11.1 -10.6 -10.0 -9.4 -8.9 -8.3 -7.8 -7.2		20 21 22 23 24 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 125 150 200	-6.7 -6.1 -5.6 -5.0 -4.4 -3.9 -1.1 1.7 4.4 7.2 10.0 12.8 15.6 18.3 21.1 23.9 26.7 29.4 32.2 35.0 37.8 51.7 65.6 93.3

Aby przeliczyć stopnie Celsjusza na Kelwiny, należy skorzystać ze wzoru T=t+T 0 gdzie T to temperatura w kelwinach, t to temperatura w stopniach Celsjusza, T 0 =273,15 kelwinów. Rozmiar stopnia Celsjusza jest równy kelwinowi.

Zero absolutne odpowiada temperaturze -273,15 °C.

Uważa się, że zero absolutne jest w praktyce nieosiągalne. Jego istnienie i położenie na skali temperatur wynika z ekstrapolacji obserwacji zjawiska fizyczne, natomiast taka ekstrapolacja pokazuje, że w temperaturze zera absolutnego energia ruchu termicznego cząsteczek i atomów substancji powinna być równa zeru, to znaczy chaotyczny ruch cząstek ustanie, a one utworzą uporządkowaną strukturę, zajmując wyraźną pozycję węzły sieci krystalicznej. Jednak w rzeczywistości nawet w temperaturze zera absolutnego regularne ruchy cząstek tworzących materię pozostaną. Pozostałe oscylacje, takie jak oscylacje punktu zerowego, wynikają z właściwości kwantowych cząstek i otaczającej je próżni fizycznej.

Obecnie w laboratoriach fizycznych możliwe jest uzyskanie temperatur przekraczających zero absolutne zaledwie o kilka milionowych stopnia; samo osiągnięcie tego, zgodnie z prawami termodynamiki, jest niemożliwe.

Notatki

Literatura

G. Burmina. Atak na zero absolutne. - M.: „Literatura dla dzieci”, 1983.

Zobacz także

Fundacja Wikimedia.

2010.:

Synonimy

Temperatury, pochodzenie temperatury w termodynamicznej skali temperatur (patrz TERMODYNAMICZNA SKALA TEMPERATURY). Zero absolutne znajduje się 273,16 °C poniżej temperatury punktu potrójnego (patrz PUNKT POTRÓJNY) wody, dla której przyjmuje się ... ... Słownik encyklopedyczny

Temperatury, pochodzenie temperatury w termodynamicznej skali temperatur. Zero absolutne znajduje się 273,16°C poniżej temperatury punktu potrójnego wody (0,01°C). Zero absolutne jest w zasadzie nieosiągalne, temperatury prawie osiągnęły... ... Nowoczesna encyklopedia

Temperatury są punktem wyjścia dla temperatury w termodynamicznej skali temperatur. Zero absolutne znajduje się w temperaturze 273,16°C poniżej temperatury punktu potrójnego wody, dla której wartość wynosi 0,01°C. Zero absolutne jest zasadniczo nieosiągalne (patrz... ... Wielki słownik encyklopedyczny

Temperatura wyrażająca brak ciepła wynosi 218°C. Słownictwo obce słowa, zawarte w języku rosyjskim. Pavlenkov F., 1907. Temperatura zera absolutnego (fizyczna) - najniższa możliwa temperatura (273,15°C). Duży słownik… … Słownik obcych słów języka rosyjskiego

absolutne zero- Ekstremalnie niska temperatura, w której zatrzymuje się ruch termiczny cząsteczek; w skali Kelvina zero absolutne (0°K) odpowiada –273,16±0,01°C... Słownik geografii

Rzeczownik, liczba synonimów: 15 okrągłych zer (8) mały człowiek(32) mały narybek... Słownik synonimów

Ekstremalnie niska temperatura, w której zatrzymuje się ruch termiczny cząsteczek. Zgodnie z prawem Boyle’a-Mariotte’a ciśnienie i objętość gazu doskonałego stają się równe zeru, a za początek temperatury bezwzględnej w skali Kelvina przyjmuje się... ... Słownik ekologiczny

absolutne zero- - [A.S. Goldberg. Angielsko-rosyjski słownik energii. 2006] Tematyka energii ogólnie EN punkt zerowy ... Przewodnik tłumacza technicznego

Początek bezwzględnego odniesienia temperatury. Odpowiada 273,16° C. Obecnie w laboratoriach fizycznych udało się uzyskać temperaturę przekraczającą zero absolutne zaledwie o kilka milionowych stopnia i osiągnąć ją zgodnie z prawami... ... Encyklopedia Colliera

absolutne zero- absoliutusis nulis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Termodinaminės temperatūros atskaitos pradžia, esanti 273.16 K žemiau vandens trigubojo taško. Tai 273,16 °C, 459,69 °F arba 0 K temp. atitikmenys: pol.… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

absolutne zero- absoliutusis nulis statusas T sritis chemija apibrėžtis Kelvino skalės nulis (−273,16 °C). atitikmenys: pol. absolutne zero rosyjski. absolutne zero... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Bezwzględna temperatura zero odpowiada 273,15 stopni Celsjusza poniżej zera, 459,67 poniżej zera Fahrenheita. W skali Kelvina sama ta temperatura jest punktem zerowym.

Istota temperatury zera absolutnego

Pojęcie zera absolutnego wywodzi się z samej istoty temperatury. Każde ciało uwalniane do środowiska zewnętrznego w trakcie. Jednocześnie spada temperatura ciała, tj. pozostaje mniej energii. Teoretycznie proces ten może trwać do momentu, aż ilość energii osiągnie takie minimum, że organizm nie będzie już w stanie jej oddawać.
Dalekiego zwiastuna takiego pomysłu można już znaleźć u M.V. Wielki rosyjski naukowiec wyjaśnił ciepło ruchem „obrotowym”. W konsekwencji maksymalny stopień ochłodzenia oznacza całkowite zatrzymanie takiego ruchu.

Według współczesnych koncepcji temperatura zera absolutnego to temperatura, w której cząsteczki mają najniższy możliwy poziom energii. Przy mniejszej energii, tj. w niższej temperaturze nie może istnieć żadne ciało fizyczne.

Teoria i praktyka

Temperatura zera bezwzględnego to koncepcja teoretyczna; w praktyce nie da się jej osiągnąć, nawet w laboratoriach naukowych wyposażonych w najbardziej wyrafinowany sprzęt. Naukowcom udaje się jednak schłodzić substancję do bardzo niskich temperatur, bliskich zera absolutnego.

W takich temperaturach substancje nabierają niesamowite właściwości których nie mogą mieć w normalnych okolicznościach. Rtęć, nazywana „żywym srebrem”, bo znajdująca się w stanie zbliżonym do cieczy, w tej temperaturze przybiera postać stałą – do tego stopnia, że można nią wbijać gwoździe. Niektóre metale stają się kruche, jak szkło. Guma staje się równie twarda. Jeśli uderzysz młotkiem w gumowy przedmiot o temperaturze bliskiej zera absolutnego, pęknie on jak szkło.

Ta zmiana właściwości jest również związana z naturą ciepła. Im wyższa temperatura ciała fizycznego, tym intensywniejsze i chaotyczne są ruchy cząsteczek. Wraz ze spadkiem temperatury ruch staje się mniej intensywny, a struktura staje się bardziej uporządkowana. Zatem gaz staje się cieczą, a ciecz ciałem stałym. Najwyższym poziomem porządku jest struktura krystaliczna. W bardzo niskich temperaturach przyswajają go nawet substancje, które normalnie pozostają amorficzne, takie jak guma.

Ciekawe zjawiska zachodzą także w przypadku metali. Atomy sieć krystaliczna oscylują z mniejszą amplitudą, zmniejsza się rozpraszanie elektronów, a zatem zmniejsza się opór elektryczny. Metal zyskuje nadprzewodnictwo, praktyczne zastosowanie co wydaje się bardzo kuszące, choć trudne do osiągnięcia.

Źródła:

Livanova A. Niskie temperatury, zero absolutne i mechanika kwantowa

Ciało– to jedno z podstawowych pojęć w fizyce, które oznacza formę istnienia materii lub substancji. Ten przedmiot materialny, który charakteryzuje się objętością i masą, czasem także innymi parametrami. Ciało fizyczne jest wyraźnie oddzielone od innych ciał granicą. Istnieje kilka specjalnych typów ciał fizycznych; ich wykazu nie należy rozumieć jako klasyfikacji.

W mechanice ciało fizyczne rozumiane jest najczęściej jako punkt materialny. Jest to rodzaj abstrakcji, której główną właściwością jest to, że dla rozwiązania konkretnego problemu można pominąć rzeczywiste wymiary ciała. Innymi słowy, punkt materialny to bardzo specyficzny obiekt, który ma wymiary, kształt i inne podobne cechy, ale nie są one istotne dla rozwiązania istniejącego problemu. Na przykład, jeśli chcesz policzyć obiekt na określonym odcinku ścieżki, możesz całkowicie zignorować jego długość podczas rozwiązywania problemu. Innym rodzajem ciała fizycznego rozważanym przez mechanikę jest ciało absolutnie sztywne. Mechanika takiego ciała jest dokładnie taka sama jak mechanika punktu materialnego, ale dodatkowo ma inne właściwości. Ciało absolutnie sztywne składa się z punktów, ale ani odległość między nimi, ani rozkład masy nie zmieniają się pod wpływem obciążeń, jakim poddawane jest ciało. Oznacza to, że nie można go odkształcić. Aby określić położenie ciała absolutnie sztywnego, wystarczy podać dołączony do niego układ współrzędnych, zwykle kartezjański. W większości przypadków środek masy jest jednocześnie środkiem układu współrzędnych. Nie ma ciała absolutnie sztywnego, ale do rozwiązania wielu problemów taka abstrakcja jest bardzo wygodna, chociaż w mechanice relatywistycznej nie jest brana pod uwagę, ponieważ w przypadku ruchów, których prędkość jest porównywalna z prędkością światła, model ten pokazuje wewnętrzne sprzeczności. Przeciwieństwem ciała absolutnie sztywnego jest ciało odkształcalne,