Sizce evrenimizdeki en soğuk yer neresidir? Bugün burası Dünya. Örneğin Ay'ın yüzey sıcaklığı -227 santigrat derece, etrafımızı saran boşluğun sıcaklığı ise sıfırın altında 265 derecedir. Bununla birlikte, Dünya'daki bir laboratuvarda, bir kişi, ultra düşük sıcaklıklardaki malzemelerin özelliklerini incelemek için çok daha düşük sıcaklıklara ulaşabilir. Malzemeler, bireysel atomlar ve aşırı soğumaya maruz kalan ışık bile olağandışı özellikler sergilemeye başlar.
Bu türden ilk deney 20. yüzyılın başında fizikçiler tarafından gerçekleştirildi. elektriksel özellikler ultra düşük sıcaklıklarda cıva. -262 santigrat derecede cıva süperiletken özellikler sergilemeye başlar ve elektrik akımına karşı direnci neredeyse sıfıra indirir. Daha sonraki deneyler başkalarını da ortaya çıkardı ilginç özellikler maddenin katı bölmelerden ve kapalı kaplardan "sızıntısında" ifade edilen süper akışkanlık dahil soğutulmuş malzemeler.
Bilim, ulaşılabilir en düşük sıcaklığı belirledi - eksi 273,15 santigrat derece, ancak pratikte böyle bir sıcaklığa ulaşılamaz. Uygulamada sıcaklık, bir nesnenin içerdiği enerjinin yaklaşık bir ölçüsüdür; dolayısıyla mutlak sıfır, vücudun hiçbir şey yaymadığını ve o nesneden hiçbir enerji çıkarılamayacağını gösterir. Ancak buna rağmen bilim insanları mutlak sıfır sıcaklığa mümkün olduğunca yaklaşmaya çalışıyor; mevcut rekor 2003 yılında Massachusetts Teknoloji Enstitüsü laboratuvarında kırıldı. Bilim insanları yetersiz kaldı mutlak sıfır bir derecenin yalnızca 810 milyarda biri. Güçlü bir manyetik alan tarafından yerinde tutulan bir sodyum atomu bulutunu soğuttular.
Görünüşe göre bu tür deneylerin pratik anlamı nedir? Araştırmacıların Bose-Einstein yoğunlaşması gibi bir kavramla ilgilendiği ortaya çıktı. özel durum Maddeler gaz, katı veya sıvı değil, sadece aynı kuantum durumuna sahip bir atom bulutudur. Maddenin bu formu 1925 yılında Einstein ve Hintli fizikçi Satyendra Bose tarafından tahmin edilmiş ve ancak 70 yıl sonra elde edilebilmişti. Maddenin bu haline ulaşan bilim adamlarından biri de keşfinden dolayı ödül alan Wolfgang Ketterle'dir. Nobel Ödülü fizik alanında.
Bir tanesi dikkat çekici özellikler Bose-Einstein yoğunlaşması (BEC) - ışık ışınlarının hareketini kontrol etme yeteneği. Işık boşlukta saniyede 300.000 km hızla hareket eder ve bu maksimum hız, Evrende ulaşılabilir. Ancak ışık boşlukta değil de maddenin içinde yol alıyorsa daha yavaş ilerleyebilir. KBE'nin yardımıyla ışığın hareketini düşük hızlara kadar yavaşlatabilir, hatta durdurabilirsiniz. Yoğuşmanın sıcaklığı ve yoğunluğu nedeniyle ışık emisyonu yavaşlar ve "yakalanabilir" ve doğrudan enerjiye dönüştürülebilir. elektrik akımı. Bu akım başka bir CBE bulutuna aktarılabilir ve tekrar ışık radyasyonuna dönüştürülebilir. Bu özellik telekomünikasyon ve endüstri için büyük talep görmektedir. bilgisayar teknolojisi. Burada biraz anlamıyorum - sonuçta dönüştüren cihazlar ışık dalgaları elektriğe ve geriye ZATEN mevcut... Görünüşe göre CBE kullanımı bu dönüşümün daha hızlı ve daha doğru bir şekilde gerçekleştirilmesine olanak sağlıyor.
Bilim adamlarının mutlak sıfıra ulaşma konusunda bu kadar istekli olmalarının nedenlerinden biri, evrenimizde neler olup bittiğini, evrenimizde hangi termodinamik yasaların geçerli olduğunu anlama çabasıdır. Aynı zamanda araştırmacılar, bir atomdan tüm enerjiyi sonuna kadar çıkarmanın pratikte ulaşılamaz olduğunu anlıyorlar.
Mutlak sıfır sıcaklık
Mutlak sıfır sıcaklık(daha az sıklıkla - mutlak sıfır sıcaklık) - olabilecek minimum sıcaklık limiti fiziksel vücut Evrende. Mutlak sıfır, Kelvin ölçeği gibi mutlak bir sıcaklık ölçeğinin kökeni görevi görür. 1954 yılında, X Genel Ağırlıklar ve Ölçüler Konferansı, tek bir referans noktasına sahip bir termodinamik sıcaklık ölçeği oluşturdu; suyun üçlü noktası, sıcaklığı 273,16 K (kesin) olarak alındı, bu da 0,01 °C'ye karşılık geliyor. Santigrat ölçeğinde sıcaklık mutlak sıfıra -273,15 °C'ye karşılık gelir.
Mutlak sıfıra yakın gözlemlenen olaylar
Mutlak sıfıra yakın sıcaklıklarda saf kuantum etkileri, örneğin:
Notlar
Edebiyat
- G. Burmin. Mutlak sıfıra saldırı. - M.: “Çocuk Edebiyatı”, 1983
Ayrıca bakınız
Wikimedia Vakfı.
- 2010.
- Kşapanaka
Diğer sözlüklerde “Mutlak sıfır sıcaklık” ın ne olduğuna bakın:
MUTLAK SIFIR SICAKLIK- termodinamik referans noktası. sıcaklık; sıcaklığın 273,16 K altında bulunur üçlü nokta(0,01°C) su (Santigrat ölçeğinde sıfır sıcaklığın 273,15°C altında, (bkz. SICAKLIK ÖLÇEKLERİ).Termodinamik sıcaklık ölçeğinin varlığı ve A.n.t.... ... Fiziksel ansiklopedi
mutlak sıfır sıcaklık- termodinamik sıcaklık ölçeğinde mutlak sıcaklık okumasının başlangıcı. Mutlak sıfır, suyun 0,01°C olduğu varsayılan üçlü nokta sıcaklığının 273,16°C altındadır. Mutlak sıfır sıcaklığına temelde ulaşılamaz... ... Ansiklopedik Sözlük
mutlak sıfır sıcaklık- Energetika apibrėžtis Termodinamik sıcaklıklar, mevcut durumda, 273.16 K'lık üç değere ulaşmış durumda. Pagal trečiąjį termodinamik dėsnį, absoliutusis nulis nepasiekiamas. atitikmenys: türkçe.… … Işıklandırma ve Markalama Teknolojileri Terminolojileri
Mutlak sıfır sıcaklık- Kelvin ölçeğinde ilk okunan değer, Santigrat ölçeğinde 273,16 derecelik negatif sıcaklıktır... Modern doğa biliminin başlangıcı
MUTLAK SIFIR- sıcaklık, termodinamik sıcaklık ölçeğinde sıcaklık okumasının başlangıcı. Mutlak sıfır, suyun üçlü nokta sıcaklığının (0,01°C) 273,16°C altındadır. Mutlak sıfıra temelde ulaşılamaz, sıcaklıklara neredeyse ulaşıldı... ... Modern ansiklopedi
MUTLAK SIFIR- sıcaklık, termodinamik sıcaklık ölçeğinde sıcaklık okumasının başlangıcıdır. Mutlak sıfır, değeri 0.01.C olan suyun üçlü noktasının sıcaklığının 273.16.C altında bulunur. Mutlak sıfır temelde ulaşılamaz (bkz.... ... Büyük Ansiklopedik Sözlük
MUTLAK SIFIR- ısının yokluğunu ifade eden sıcaklık 218 ° C'ye eşittir. yabancı kelimeler, Rus diline dahil. Pavlenkov F., 1907. Mutlak sıfır sıcaklığı (fiziksel) - mümkün olan en düşük sıcaklık (273,15°C). Büyük sözlük… … Rus dilinin yabancı kelimeler sözlüğü
MUTLAK SIFIR- sıcaklık, termodinamik sıcaklık ölçeğinde sıcaklığın başlangıcı (bkz. TERMODİNAMİK SICAKLIK ÖLÇEĞİ). Mutlak sıfır, kabul edildiği suyun üçlü noktasının (bkz. ÜÇ NOKTA) sıcaklığının 273,16 °C altında bulunur. Ansiklopedik Sözlük
MUTLAK SIFIR- aşırı boyutta düşük sıcaklık Moleküllerin termal hareketinin durduğu yer. Basınç ve hacim ideal gaz Boyle Marriott yasasına göre, sıfıra eşit ve Kelvin ölçeğinde mutlak sıcaklığın başlangıcı şu şekilde alınır: ... Ekolojik sözlük
MUTLAK SIFIR- mutlak sıcaklık sayımının başlangıcı. 273,16° C'ye karşılık gelir. Şu anda fiziksel laboratuvarlar mutlak sıfırı derecenin yalnızca birkaç milyonda biri kadar aşan bir sıcaklık elde etmeyi başardı ve bunu yasalara uygun olarak başardı... ... Collier Ansiklopedisi
“Mutlak sıfır sıcaklık” fiziksel kavramı modern bilimÇok önemli: Yirminci yüzyılın ikinci yarısında keşfi gerçek bir sansasyon yaratan süperiletkenlik kavramı bununla yakından ilişkilidir.
Mutlak sıfırın ne olduğunu anlamak için bu tür eserlerine başvurmalısınız. ünlü fizikçiler, G. Fahrenheit, A. Celsius, J. Gay-Lussac ve W. Thomson gibi. Temelin oluşturulmasında önemli rol oynadılar. sıcaklık terazileri.
Sıcaklık ölçeğini ilk öneren, 1714'te Alman fizikçi G. Fahrenheit'ti. Üstelik mutlak sıfırın ötesinde, yani ötesinde düşük nokta Bu ölçekte, kar ve amonyak içeren karışımın sıcaklığı benimsendi. Bir sonraki önemli gösterge ise 1000'e eşitlenen göstergeydi. Buna göre bu ölçeğin her bir bölümüne “derece Fahrenheit”, ölçeğin kendisine ise “Fahrenheit ölçeği” adı verildi.
30 yıl sonra İsveçli gökbilimci A. Celsius, ana noktaların buz ve suyun erime sıcaklığı olduğu kendi sıcaklık ölçeğini önerdi. Bu ölçeğe “Santigrat ölçeği” adı verildi; Rusya dahil dünyanın çoğu ülkesinde hala popüler.
Fransız bilim adamı J. Gay-Lussac, 1802 yılında ünlü deneylerini yaparken, gaz kütlesinin hacminin sabit basınç doğrudan sıcaklığa bağlıdır. Ancak en merak edilen şey, sıcaklık 10 santigrat derece değiştiğinde gazın hacminin de aynı miktarda artması veya azalmasıydı. Gay-Lussac gerekli hesaplamaları yaptıktan sonra bu değerin 0C sıcaklıktaki gazın hacminin 1/273'üne eşit olduğunu buldu.
Bu yasa bariz bir sonuca yol açtı: -2730C'ye eşit bir sıcaklık en düşük sıcaklıktır, ona yaklaşsanız bile bunu başarmak imkansızdır. “Mutlak sıfır sıcaklık” olarak adlandırılan bu sıcaklıktır.
Üstelik mutlak sıfır, Lord Kelvin olarak da bilinen İngiliz fizikçi W. Thomson'un aktif rol aldığı mutlak sıcaklık ölçeğinin oluşturulmasının başlangıç noktası oldu.
Ana araştırması, doğadaki hiçbir cismin mutlak sıfırın altına soğutulamayacağını kanıtlamakla ilgiliydi. Aynı zamanda ikincisini de aktif olarak kullandı; bu nedenle 1848'de ortaya attığı mutlak sıcaklık ölçeği, termodinamik veya “Kelvin ölçeği” olarak anılmaya başlandı.
Sonraki yıllarda ve on yıllarda, çok sayıda anlaşmanın ardından -273.150C'ye eşit sayılmaya başlanan “mutlak sıfır” kavramı yalnızca sayısal olarak açıklığa kavuşturuldu.
Mutlak sıfırın çok önemli bir rol oynadığını da belirtmekte fayda var. önemli rol c Bütün mesele şu ki, 1960 yılındaki bir sonraki Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansında birim termodinamik sıcaklık- Kelvin - altı temel ölçü biriminden biri haline geldi. Aynı zamanda, bir derece Kelvin'in sayısal olarak bire eşit olduğu özel olarak öngörülmüştür, ancak "Kelvin'e göre" referans noktası genellikle mutlak sıfır, yani -273.150C olarak kabul edilir.
Temel fiziksel anlam mutlak sıfır, temel prensiplere göre fiziksel yasalar Böyle bir sıcaklıkta atomlar ve moleküller gibi temel parçacıkların hareket enerjisi sıfırdır ve bu durumda aynı parçacıkların herhangi bir kaotik hareketinin durması gerekir. Mutlak sıfıra eşit bir sıcaklıkta atomlar ve moleküller ana noktalarda net bir konum işgal etmelidir. kristal kafes düzenli bir sistem oluşturarak.
Şu anda kullanılıyor özel ekipman Bilim adamları mutlak sıfırın yalnızca milyonda birkaç parça üzerindeki sıcaklıkları elde edebildiler. Yukarıda açıklanan termodinamiğin ikinci yasası nedeniyle bu değere tek başına ulaşmak fiziksel olarak imkansızdır.
Sıcaklığın ne kadar düşük olabileceğini hiç düşündünüz mü? Mutlak sıfır nedir? İnsanlık bunu başarabilecek mi ve böyle bir keşiften sonra hangi fırsatlar açılacak? Bunlar ve diğerleri benzer sorular uzun zamandır birçok fizikçinin ve meraklı insanın aklını meşgul etti.
Mutlak sıfır nedir
Çocukluğunuzdan beri fiziği sevmemiş olsanız bile muhtemelen sıcaklık kavramına aşinasınızdır. Moleküler kinetik teorisi sayesinde artık onunla moleküllerin ve atomların hareketleri arasında belirli bir statik bağlantı olduğunu biliyoruz: daha yüksek sıcaklık Herhangi bir fiziksel bedenin atomları ne kadar hızlı hareket ederse, bunun tersi de geçerlidir. Şu soru ortaya çıkıyor: “Öyle bir alt sınır var mı ki? temel parçacıklar olduğu yerde donmuş mu?" Bilim insanları bunun teorik olarak mümkün olduğuna inanıyor; termometre -273,15 santigrat derece olacak. Bu değere mutlak sıfır denir. Başka bir deyişle bu, fiziksel bir bedenin soğutulabileceği mümkün olan minimum sınırdır. Mutlak sıfırın referans noktası olduğu ve ölçeğin birim bölümünün bir dereceye eşit olduğu bir mutlak sıcaklık ölçeği (Kelvin ölçeği) bile vardır. Dünya çapında bilim insanları başarıya ulaşmak için çalışmaya devam ediyor verilen değerçünkü bu insanlık için büyük umutlar vaat ediyor.
Bu neden bu kadar önemli?
Aşırı düşük ve aşırı yüksek sıcaklıklar, süperakışkanlık ve süperiletkenlik kavramlarıyla yakından ilişkilidir. Süperiletkenlerde elektriksel direncin ortadan kalkması, hayal edilemeyecek sonuçlara ulaşmayı mümkün kılacaktır. verimlilik değerleri ve herhangi bir enerji kaybını ortadan kaldırın. Eğer “mutlak sıfır” değerine serbestçe ulaşmamızı sağlayacak bir yol bulabilirsek, insanlığın birçok sorunu çözülmüş olacaktır. Rayların üzerinde uçan trenler, daha hafif ve daha küçük motorlar, transformatörler ve jeneratörler, yüksek hassasiyetli manyetoensefalografi, yüksek hassasiyetli saatler; bunlar süperiletkenliğin hayatımıza neler getirebileceğinin sadece birkaç örneğidir.
En Son Bilimsel Gelişmeler
Eylül 2003'te MIT ve NASA'dan araştırmacılar sodyum gazını rekor düşük bir seviyeye kadar soğutmayı başardılar. Deney sırasında, bitiş işaretine (mutlak sıfır) yalnızca yarım milyarda biri kadar yakındılar. Testler sırasında sodyum sürekli olarak manyetik bir alan içerisindeydi ve bu da onun kabın duvarlarına temas etmesini engelliyordu. Sıcaklık bariyerinin üstesinden gelmek mümkün olsaydı, gazdaki moleküler hareket tamamen dururdu çünkü bu tür bir soğutma, sodyumun tüm enerjisini çekerdi. Araştırmacılar, yazarı (Wolfgang Ketterle) 2001 yılında Nobel Fizik Ödülü'nü alan bir teknik kullandılar. Anahtar nokta gerçekleştirilen testler Bose-Einstein yoğunlaşma gazı süreçlerini içeriyordu. Bu arada, mutlak sıfırın yalnızca aşılmaz değil aynı zamanda ulaşılamaz bir değer olduğunu söyleyen termodinamiğin üçüncü yasasını henüz kimse iptal etmedi. Ayrıca Heisenberg'in belirsizlik ilkesi geçerlidir ve atomlar oldukları yerde duramazlar. Bu nedenle, bilim adamları buna ihmal edilebilir bir mesafeye yaklaşabilmiş olsalar da, mutlak sıfır sıcaklık şimdilik bilim için ulaşılamaz durumda.
"Sıcaklık" terimi, fizikçilerin bunu düşündüğü bir zamanda ortaya çıktı. sıcak vücutlar oluşur Daha belirli bir madde - kalorik - aynı cisimlerden daha, ancak soğuk. Sıcaklık ise vücuttaki kalori miktarına karşılık gelen bir değer olarak yorumlandı. O zamandan beri herhangi bir cismin sıcaklığı derece cinsinden ölçülüyor. Ama gerçekte bu bir ölçüdür kinetik enerji Hareketli moleküller ve buna dayanarak C Birim Sistemine uygun olarak Joule cinsinden ölçülmelidir.
“Mutlak sıfır sıcaklık” kavramı termodinamiğin ikinci yasasından gelir. Buna göre, soğuk bir cisimden sıcak olana ısı transferi süreci imkansızdır. Bu kavram İngiliz fizikçi W. Thomson tarafından tanıtıldı. Fizikteki başarılarından dolayı kendisine soylu “Lord” ve “Baron Kelvin” unvanı verildi. 1848'de W. Thomson (Kelvin), bir sıcaklık ölçeğinin kullanılmasını önerdi: başlangıç noktası kabul edilen mutlak sıfır sıcaklığı, karşılık gelen aşırı soğuk ve bölmenin bedeli karşılığında Celsius derecesini aldım. Kelvin birimi suyun üçlü noktasının sıcaklığının 1/27316'sıdır (yaklaşık 0 derece C), yani. hangi sıcaklıkta temiz su hemen üç biçimde bulunur: buz, sıvı su ve buhar sıcaklık, moleküllerin hareketinin durduğu ve artık maddeden ekstraksiyonun mümkün olmadığı mümkün olan minimum düşük sıcaklıktır. termal enerji. O tarihten bu yana ölçek mutlak sıcaklıklar adıyla anılmaya başlandı.
Sıcaklık farklı ölçeklerde ölçülür
En yaygın kullanılan sıcaklık ölçeğine Celsius ölçeği denir. İki nokta üzerine inşa edilmiştir: sıcaklık faz geçişi su sıvıdan buhara ve su buza dönüşür. 1742 yılında A. Celsius, referans noktaları arasındaki mesafenin 100 aralığa bölünmesini ve suyun sıfır alınmasını, donma noktasının ise 100 derece olmasını önerdi. Ancak İsveçli K. Linnaeus tam tersini yapmayı önerdi. O zamandan beri su sıfır A santigrat derecede dondu. Her ne kadar tam olarak Celsius'ta kaynaması gerekse de. Mutlak sıfır Santigrat eksi 273,16 santigrat dereceye karşılık gelir.
Birkaç sıcaklık ölçeği daha var: Fahrenheit, Reaumur, Rankin, Newton, Roemer. Farklı bölüm fiyatları var. Örneğin Reaumur ölçeği de suyun kaynama ve donma referans noktaları üzerine kuruludur ancak 80 bölümü vardır. 1724 yılında ortaya çıkan Fahrenheit ölçeği, ABD dahil dünyanın yalnızca bazı ülkelerinde günlük yaşamda kullanılıyor; biri su buzu ve amonyak karışımının sıcaklığı, diğeri ise insan vücudu. Terazi yüz bölüme ayrılmıştır. Sıfır Santigrat 32'ye karşılık gelir Derecelerin Fahrenheit'e dönüştürülmesi şu formül kullanılarak yapılabilir: F = 1,8 C + 32. Ters dönüştürme: C = (F - 32)/1,8, burada: F - Fahrenheit derece, C - Santigrat derece. Sayamayacak kadar tembelseniz, Celsius'u Fahrenheit'e dönüştürmek için çevrimiçi bir hizmete gidin. Kutuya santigrat derece sayısını girin, "Hesapla"ya tıklayın, "Fahrenhayt"ı seçin ve "Başlat"a tıklayın. Sonuç hemen görünecektir.
Adını İngiliz (daha doğrusu İskoç) fizikçi William J. Rankin'den almıştır. eski çağdaş Kelvin ve yaratıcılardan biri teknik termodinamik. Ölçeğinde üç önemli nokta vardır: Başlangıç mutlak sıfır, suyun donma noktası 491,67 derece Rankine ve suyun kaynama noktası 671,67 derecedir. Hem Rankine hem de Fahrenheit için suyun donması ile kaynaması arasındaki bölüm sayısı 180'dir.
Bu ölçeklerin çoğu yalnızca fizikçiler tarafından kullanılmaktadır. Ve bugün ankete katılan Amerikalı okul çocuklarının %40'ı mezuniyet sınıfları Mutlak sıfır sıcaklığının ne olduğunu bilmediklerini söylediler.
