¿Dónde crees que está el lugar más frío de nuestro Universo? Hoy esto es la Tierra. Por ejemplo, la temperatura de la superficie de la Luna es de -227 grados centígrados y la temperatura del vacío que nos rodea es de 265 grados bajo cero. Sin embargo, en un laboratorio en la Tierra, una persona puede alcanzar temperaturas mucho más bajas para estudiar las propiedades de los materiales a temperaturas ultrabajas. materiales, átomos individuales e incluso la luz sometida a un enfriamiento extremo comienza a exhibir propiedades inusuales.
El primer experimento de este tipo fue realizado a principios del siglo XX por físicos que estudiaron propiedades electricas mercurio a temperaturas ultrabajas. A -262 grados Celsius, el mercurio comienza a exhibir propiedades superconductoras, reduciendo la resistencia a la corriente eléctrica a casi cero. Otros experimentos también revelaron otros propiedades interesantes materiales enfriados, incluida la superfluidez, que se expresa en la "fuga" de materia a través de tabiques sólidos y de contenedores cerrados.
La ciencia ha determinado la temperatura más baja posible: -273,15 grados centígrados, pero prácticamente esa temperatura es inalcanzable. En la práctica, la temperatura es una medida aproximada de la energía contenida en un objeto, por lo que el cero absoluto indica que el cuerpo no está emitiendo nada, y no se puede extraer energía de ese objeto. Pero a pesar de esto, los científicos están tratando de acercarse lo más posible a la temperatura del cero absoluto; el récord actual se estableció en 2003 en el laboratorio del Instituto Tecnológico de Massachusetts. Los científicos no alcanzaron cero absoluto sólo 810 milmillonésimas de grado. Enfriaron una nube de átomos de sodio, mantenida en su lugar por un poderoso campo magnético.
Al parecer, ¿cuál es el significado práctico de tales experimentos? Resulta que los investigadores están interesados en un concepto como el condensado de Bose-Einstein, que es condición especial Las sustancias no son gaseosas, sólidas o líquidas, sino simplemente una nube de átomos con el mismo estado cuántico. Esta forma de la sustancia fue predicha por Einstein y el físico indio Satyendra Bose en 1925, y se obtuvo sólo 70 años después. Uno de los científicos que logró este estado de la materia es Wolfgang Ketterle, quien recibió por su descubrimiento premio Nobel en el campo de la física.
Uno de propiedades notables Condensado de Bose-Einstein (BEC): la capacidad de controlar el movimiento de los rayos de luz. En el vacío, la luz viaja a una velocidad de 300.000 km por segundo, y esto velocidad máxima, alcanzable en el Universo. Pero la luz puede viajar más lentamente si viaja a través de la materia y no en el vacío. Con la ayuda de KBE, es posible ralentizar el movimiento de la luz a velocidades bajas e incluso detenerlo. Debido a la temperatura y densidad del condensado, la emisión de luz se ralentiza y puede "captarse" y convertirse directamente en electricidad. Esta corriente puede transferirse a otra nube CBE y convertirse nuevamente en radiación luminosa. Esta característica tiene una gran demanda en telecomunicaciones y tecnologia computacional. Aquí no entiendo un poco; después de todo, los dispositivos que convierten ondas de luz a la electricidad y viceversa YA existe... Al parecer, el uso de CBE permite que esta conversión se realice de forma más rápida y precisa.
Una de las razones por las que los científicos están tan ansiosos por obtener el cero absoluto es un intento de comprender lo que está sucediendo y sucedió en nuestro Universo, qué leyes termodinámicas se aplican en él. Al mismo tiempo, los investigadores entienden que extraer toda la energía del átomo hasta el final es prácticamente inalcanzable.
Temperatura cero absoluta
Temperatura cero absoluta(con menos frecuencia - temperatura cero absoluto) - el límite mínimo de temperatura que puede tener cuerpo físico En el universo. El cero absoluto sirve como origen de una escala de temperatura absoluta, como la escala Kelvin. En 1954, la X Conferencia General de Pesas y Medidas estableció una escala de temperatura termodinámica con un punto de referencia: el punto triple del agua, cuya temperatura se consideró 273,16 K (exacta), que corresponde a 0,01 °C, de modo que en la escala Celsius la temperatura corresponde al cero absoluto -273,15 °C.
Fenómenos observados cerca del cero absoluto
A temperaturas cercanas al cero absoluto, puro efectos cuánticos, como:
Notas
Literatura
- G. Burmin. Asalto al cero absoluto. - M.: “Literatura infantil”, 1983
ver también
Fundación Wikimedia. 2010.
- goering
- kshapanaka
Vea qué es “temperatura cero absoluta” en otros diccionarios:
TEMPERATURA CERO ABSOLUTA- punto de referencia termodinámico. temperatura; situado a 273,16 K por debajo de la temperatura triple punto(0,01°C) agua (273,15°C temperatura bajo cero en la escala Celsius, (ver ESCALAS DE TEMPERATURA). La existencia de una escala de temperatura termodinámica y A. n.t.... ... Enciclopedia física
temperatura cero absoluto- el comienzo de la lectura de temperatura absoluta en la escala de temperatura termodinámica. El cero absoluto se sitúa a 273,16ºC por debajo de la temperatura del punto triple del agua, que se supone es de 0,01ºC. La temperatura cero absoluta es fundamentalmente inalcanzable... ... diccionario enciclopédico
temperatura cero absoluto- absoliutusis nulis statusas T sritis Energetika apibrėžtis Termodinaminės temperatūros atskaitos pradžia, esanti 273,16 K žemiau trigubojo vandens taško. Pagal trečiąjį termodinamikos dėsnį, absoliutusis nulis nepasiekiamas. atitikmenys: inglés.… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas
Temperatura cero absoluta- la lectura inicial en la escala Kelvin es una temperatura negativa de 273,16 grados en la escala Celsius... Los inicios de las ciencias naturales modernas.
CERO ABSOLUTO- temperatura, el comienzo de la lectura de temperatura en la escala de temperatura termodinámica. El cero absoluto se encuentra a 273,16°C por debajo de la temperatura del punto triple del agua (0,01°C). El cero absoluto es fundamentalmente inalcanzable, las temperaturas casi se han alcanzado... ... enciclopedia moderna
CERO ABSOLUTO- la temperatura es el punto de partida de la temperatura en la escala de temperatura termodinámica. El cero absoluto se sitúa a 273,16ºC por debajo de la temperatura del punto triple del agua, cuyo valor es 0,01ºC. El cero absoluto es fundamentalmente inalcanzable (ver... ... Gran diccionario enciclopédico
CERO ABSOLUTO- la temperatura, que expresa la ausencia de calor, es igual a 218 ° C. Diccionario palabras extranjeras, incluido en el idioma ruso. Pavlenkov F., 1907. Temperatura del cero absoluto (físico): la temperatura más baja posible (273,15°C). gran diccionario… … Diccionario de palabras extranjeras de la lengua rusa.
CERO ABSOLUTO- temperatura, el comienzo de la temperatura en la escala de temperatura termodinámica (ver ESCALA DE TEMPERATURA TERMODINÁMICA). El cero absoluto se ubica 273,16 °C por debajo de la temperatura del punto triple (ver PUNTO TRIPLE) del agua, por lo que se acepta... ... diccionario enciclopédico
CERO ABSOLUTO- extremadamente baja temperatura, en el que se detiene el movimiento térmico de las moléculas. Presión y volumen gas ideal, según la ley de Boyle Mariot, se convierte en igual a cero, y el comienzo de la temperatura absoluta en la escala Kelvin se toma como... ... Diccionario ecológico
CERO ABSOLUTO- el inicio del recuento de temperatura absoluta. Corresponde a 273,16° C. Actualmente en laboratorios fisicos logró obtener una temperatura superior al cero absoluto en sólo unas millonésimas de grado, y lograrla, según las leyes... ... Enciclopedia de Collier
El concepto físico de “temperatura cero absoluta” tiene por ciencia moderna Muy importante: estrechamente relacionado con él está el concepto de superconductividad, cuyo descubrimiento causó sensación en la segunda mitad del siglo XX.
Para entender qué es el cero absoluto, conviene consultar los trabajos de tales físicos famosos, como G. Fahrenheit, A. Celsius, J. Gay-Lussac y W. Thomson. Jugaron un papel clave en la creación de la base escalas de temperatura.
El primero en proponer su escala de temperatura fue el físico alemán G. Fahrenheit en 1714. Además, más allá del cero absoluto, es decir, más allá punto bajo En esta escala se adoptó la temperatura de la mezcla, que incluía nieve y amoniaco. El siguiente indicador importante fue el que llegó a ser igual a 1000. En consecuencia, cada división de esta escala se llamó "grados Fahrenheit", y la escala misma se llamó "escala Fahrenheit".
30 años después, el astrónomo sueco A. Celsius propuso su propia escala de temperatura, donde los puntos principales eran la temperatura de fusión del hielo y el agua. Esta escala se llamó “escala Celsius” y todavía es popular en la mayoría de los países del mundo, incluida Rusia.
En 1802, mientras realizaba sus famosos experimentos, el científico francés J. Gay-Lussac descubrió que el volumen de la masa de gas en presión constante depende directamente de la temperatura. Pero lo más curioso fue que cuando la temperatura cambiaba 10 grados centígrados, el volumen de gas aumentaba o disminuía en la misma cantidad. Habiendo hecho los cálculos necesarios, Gay-Lussac encontró que este valor era igual a 1/273 del volumen del gas a una temperatura de 0°C.
Esta ley llevó a la conclusión obvia: una temperatura igual a -2730C es la temperatura más baja, incluso si te acercas a ella, es imposible alcanzarla. Es esta temperatura la que se llama “temperatura cero absoluta”.
Además, el cero absoluto se convirtió en el punto de partida para la creación de la escala de temperatura absoluta, en la que participó activamente el físico inglés W. Thomson, también conocido como Lord Kelvin.
Su principal investigación se centró en demostrar que ningún cuerpo en la naturaleza puede enfriarse por debajo del cero absoluto. Al mismo tiempo, utilizó activamente la segunda; por lo tanto, la escala de temperatura absoluta que introdujo en 1848 comenzó a llamarse termodinámica o "escala Kelvin".
En los años y décadas siguientes, sólo se produjo una aclaración numérica del concepto de “cero absoluto”, que, después de numerosos acuerdos, pasó a considerarse igual a -273.150C.
También vale la pena señalar que el cero absoluto juega un papel muy importante. papel importante c La cuestión es que en 1960, en la próxima Conferencia General de Pesas y Medidas, la unidad temperatura termodinámica- Kelvin - se ha convertido en una de las seis unidades de medida básicas. Al mismo tiempo, se estipuló especialmente que un grado Kelvin es numéricamente igual a uno, pero el punto de referencia "según Kelvin" generalmente se considera el cero absoluto, es decir, -273,150C.
Básico significado fisico El cero absoluto es que, según la teoría básica. leyes fisicas, a tal temperatura, la energía de movimiento de las partículas elementales, como los átomos y las moléculas, es cero y, en este caso, cualquier movimiento caótico de estas mismas partículas debería detenerse. A una temperatura igual al cero absoluto, los átomos y moléculas deben ocupar una posición clara en los puntos principales. red cristalina, formando un sistema ordenado.
Actualmente usando equipamiento especial, los científicos pudieron obtener temperaturas sólo unas pocas partes por millón por encima del cero absoluto. Es físicamente imposible alcanzar este valor por sí solo debido a la segunda ley de la termodinámica descrita anteriormente.
¿Alguna vez has pensado en lo baja que puede ser la temperatura? ¿Qué es el cero absoluto? ¿Podrá la humanidad lograrlo algún día y qué oportunidades se abrirán después de tal descubrimiento? Estos y otros preguntas similares Han ocupado durante mucho tiempo las mentes de muchos físicos y personas simplemente curiosas.
¿Qué es el cero absoluto?
Incluso si no te gustó la física desde pequeño, probablemente estés familiarizado con el concepto de temperatura. Gracias a la teoría cinética molecular, ahora sabemos que existe una cierta conexión estática entre ésta y los movimientos de las moléculas y los átomos: ¿qué temperatura más alta de cualquier cuerpo físico, más rápido se mueven sus átomos, y viceversa. Surge la pregunta: "¿Existe un límite inferior en el que partículas elementales¿congelado en su lugar?" Los científicos creen que esto es teóricamente posible; el termómetro estará a -273,15 grados centígrados. Este valor se llama cero absoluto. En otras palabras, este es el límite mínimo posible hasta el cual se puede enfriar un cuerpo físico. Incluso existe una escala de temperatura absoluta (escala Kelvin), en la que el cero absoluto es el punto de referencia y la división unitaria de la escala es igual a un grado. Los científicos de todo el mundo continúan trabajando para lograr valor dado, ya que esto promete grandes perspectivas para la humanidad.
Por qué es esto tan importante
Las temperaturas extremadamente bajas y extremadamente altas están estrechamente relacionadas con los conceptos de superfluidez y superconductividad. La desaparición de la resistencia eléctrica en los superconductores permitirá lograr resultados inimaginables. valores de eficiencia y eliminar cualquier pérdida de energía. Si pudiéramos encontrar una manera que nos permitiera alcanzar libremente el valor del “cero absoluto”, muchos de los problemas de la humanidad se resolverían. Trenes flotando sobre los rieles, motores más ligeros y pequeños, transformadores y generadores, magnetoencefalografía de alta precisión, relojes de alta precisión: estos son sólo algunos ejemplos de lo que la superconductividad puede aportar a nuestras vidas.
Últimos avances científicos
En septiembre de 2003, investigadores del MIT y la NASA lograron enfriar el gas sodio a un nivel récord. Durante el experimento, sólo les faltaba una milmillonésima de grado para llegar a la línea de meta (cero absoluto). Durante las pruebas, el sodio estuvo constantemente en un campo magnético, lo que le impedía tocar las paredes del recipiente. Si fuera posible superar la barrera de la temperatura, el movimiento molecular en el gas se detendría por completo, porque dicho enfriamiento extraería toda la energía del sodio. Los investigadores utilizaron una técnica cuyo autor (Wolfgang Ketterle) recibió el Premio Nobel de Física en 2001. El punto clave Las pruebas realizadas involucraron procesos de condensación de gas de Bose-Einstein. Mientras tanto, nadie ha anulado todavía la tercera ley de la termodinámica, según la cual el cero absoluto no sólo es un valor insuperable, sino también inalcanzable. Además, se aplica el principio de incertidumbre de Heisenberg y los átomos simplemente no pueden detenerse en seco. Así, por ahora, la temperatura del cero absoluto sigue siendo inalcanzable para la ciencia, aunque los científicos han podido aproximarse a ella a una distancia insignificante.
El término "temperatura" apareció en un momento en que los físicos pensaban que Cuerpos calientes consiste en más sustancia específica -calórica- que los mismos cuerpos, pero fríos. Y la temperatura se interpretó como un valor correspondiente a la cantidad de calorías en el cuerpo. Desde entonces, la temperatura de cualquier cuerpo se mide en grados. Pero en realidad se trata de una medida. energía cinética moléculas en movimiento, y en base a esto se debe medir en Julios, de acuerdo con el Sistema de Unidades C.
El concepto de “temperatura cero absoluta” proviene de la segunda ley de la termodinámica. Según él, el proceso de transferencia de calor de un cuerpo frío a uno caliente es imposible. Este concepto fue introducido por el físico inglés W. Thomson. Por sus logros en física, recibió el título de nobleza "Lord" y el título de "Barón Kelvin". En 1848, W. Thomson (Kelvin) propuso utilizar una escala de temperatura en la que punto de partida temperatura cero absoluta aceptada, correspondiente extremadamente frio, y al precio de la división tomé el grado Celsius. La unidad Kelvin es 1/27316 de la temperatura del punto triple del agua (aproximadamente 0 grados C), es decir temperatura a la que agua pura se encuentra inmediatamente en tres formas: hielo, Agua líquida y vapor La temperatura es la temperatura baja mínima posible a la que se detiene el movimiento de las moléculas y ya no es posible extraerlas de la sustancia. energía térmica. Desde entonces la escala temperaturas absolutas comenzó a ser llamado por su nombre.
La temperatura se mide en diferentes escalas.
La escala de temperatura más utilizada se llama escala Celsius. Se basa en dos puntos: temperatura transición de fase el agua del líquido al vapor y del agua al hielo. A. Celsius en 1742 propuso dividir la distancia entre puntos de referencia en 100 intervalos, y tomar el agua como cero, con el punto de congelación en 100 grados. Pero el sueco K. Linnaeus sugirió hacer lo contrario. Desde entonces, el agua se ha congelado a cero grados A. Celsius. Aunque debería hervir exactamente a grados Celsius. El cero absoluto Celsius corresponde a -273,16 grados Celsius.
Hay varias escalas de temperatura más: Fahrenheit, Reaumur, Rankin, Newton, Roemer. Tienen diferentes precios de división. Por ejemplo, la escala Reaumur también se basa en los puntos de referencia de ebullición y congelación del agua, pero tiene 80 divisiones. La escala Fahrenheit, que apareció en 1724, se utiliza en la vida cotidiana sólo en algunos países del mundo, incluido Estados Unidos; uno es la temperatura de la mezcla de agua helada y amoníaco y el otro es cuerpo humano. La escala se divide en cien divisiones. Cero Celsius corresponde a 32 La conversión de grados a Fahrenheit se puede realizar mediante la fórmula: F = 1,8 C + 32. Conversión inversa: C = (F - 32)/1,8, donde: F - grados Fahrenheit, C - grados Celsius. Si le da pereza contar, vaya a un servicio en línea para convertir grados Celsius a Fahrenheit. En el cuadro, ingrese el número de grados Celsius, haga clic en "Calcular", seleccione "Fahrenheit" y haga clic en "Iniciar". El resultado aparecerá inmediatamente.
Debe su nombre al físico inglés (más precisamente escocés) William J. Rankin. ex contemporáneo Kelvin y uno de los creadores. termodinamica tecnica. Hay tres puntos importantes en su escala: el comienzo es el cero absoluto, el punto de congelación del agua es 491,67 grados Rankine y el punto de ebullición del agua es 671,67 grados. El número de divisiones entre la congelación del agua y su ebullición tanto para Rankine como para Fahrenheit es 180.
La mayoría de estas escalas son utilizadas exclusivamente por físicos. Y el 40% de los escolares estadounidenses encuestados hoy clases de graduación Dijeron que no saben qué es la temperatura del cero absoluto.
