Абсолютний нуль температури по кельвіну. Абсолютний нуль температури

АБСОЛЮТНИЙ НУЛЬ
початок відліку абсолютної температури. Відповідає -273,16 ° С. В даний час у фізичних лабораторіях вдалося отримати температуру, що перевищує абсолютний нуль всього на кілька мільйонних часток градуса, досягти ж його, згідно з законами термодинаміки, неможливо. При абсолютному нулі система перебувала б у стані з найменшою можливою енергією (у цьому стані атоми і молекули здійснювали б "нульові" коливання) і мала нульову ентропію (нульову невпорядкованість). Об'єм ідеального газу в точці абсолютного нуля повинен дорівнювати нулю, і щоб визначити цю точку, вимірюють обсяг реального газу гелію при послідовному зниженні температури аж до його зрідження при низькому тиску (-268,9 ° С) і проводять екстраполяцію до температури, при якій обсяг газу без зрідження звернувся б на нуль. Температура за абсолютною термодинамічною шкалою вимірюється в кельвінах, що позначаються символом К. Абсолютна термодинамічна шкала та шкала Цельсія просто зміщені одна щодо іншої і пов'язані співвідношенням К = ° C + 273,16 °.
Див. також
ТЕПЛОТА;
ФІЗИКА НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР;
ОДИНИЦІ ВИМІРЮВАННЯ ФІЗИЧНИХ ВЕЛИЧИН .
ЛІТЕРАТУРА
Мендельсон К. На шляху до абсолютного нуля. М., 1971 Ландау Л.Д., Ліфшиц Є.М. Теоретична фізика. М., 1973

Енциклопедія Кольєра. - Відкрите суспільство. 2000 .

Дивитися що таке "АБСОЛЮТНИЙ НУЛЬ" в інших словниках:

Температури, початок відліку температури за термодинамічною температурною шкалою (див. ТЕРМОДИНАМІЧНА ТЕМПЕРАТУРНА ШКАЛА). Абсолютний нульрозташований на 273,16 °С нижче температури потрійної точки (див. ТРІЙНА ТОЧКА) води, для якої прийнято… … Енциклопедичний словник

Температури, початок відліку температури за термодинамічною температурною шкалою. Абсолютний нуль розташований на 273,16 шC нижче температури потрійної точки води (0,01 шC). Абсолютний нуль принципово недосяжний, практично досягнуті температури, … Сучасна енциклопедія

Температури почало відліку температури за термодинамічною температурною шкалою. Абсолютний нуль розташований на 273,16 .З нижче температури потрійної точки води, на яку прийнято значення 0,01 .С. Абсолютний нуль принципово недосяжний (див.… … Великий Енциклопедичний словник

Температура, що виражає відсутність теплоти, дорівнює 218 ° Ц. Словник іноземних слів, що увійшли до складу російської мови. Павленков Ф., 1907. абсолютний нуль температури (фіз.) - Найнижча можлива температура (273,15 ° C). Великий словник… … Словник іноземних слів російської мови

абсолютний нуль- Гранично низька температура, при якій припиняється тепловий рух молекул, у шкалі Кельвіна абсолютний нуль (0°К) відповідає –273,16±0,01°С. Словник з географії

Сущ., кіл у синонімів: 15 круглий нуль (8) невелика людина (32) дрібна сошка … Словник синонімів

Гранично низька температура, коли він припиняється тепловий рух молекул. Тиск та обсяг ідеального газу, згідно із законом Бойля Маріотта, стає рівним нулю, а за початок відліку абсолютної температури за шкалою Кельвіна приймається. Екологічний словник

абсолютний нуль- - [А.С.Гольдберг. Англо-російський енергетичний словник. 2006 р.] Тематики енергетика загалом EN zeropoint … Довідник технічного перекладача

абсолютний нуль- 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 temperatūra. atitikmenys: angl. Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

абсолютний нуль- absoliutusis nulis statusas T sritis chemija apibrėžtis Kelvino skalės nulis (−273,16 °C). atitikmenys: англ. absolute zero rus. абсолютний нуль. Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Федеральна державна бюджетна освітня установа вищої професійної освіти

"Воронезький Державний Педагогічний Університет"

Кафедра загальної фізики

на тему: «Абсолютний нуль температури»

Виконала: студентка 1-го курсу, ФМФ,

ПІ, Кондратенко Ірина Олександрівна

Перевірив: помічник кафедри загальної

фізики Афонін Г.В.

Воронеж-2013

Вступ………………………………………………………. 3

1.Абсолютний нуль…………………………………………...4

2.Історія……………………………………………………… 6

3.Явления, що спостерігаються поблизу абсолютного нуля………..9

Заключение…………………………………………………… 11

Список використаної літератури…………………………..12

Вступ

Протягом багатьох років дослідники ведуть наступ на абсолютний нуль температури. Як відомо, температура, що дорівнює абсолютному нулю, характеризує основний стан системи багатьох частинок - стан з найменшою можливою енергією, коли атоми і молекули здійснюють так звані «нульові» коливання. Таким чином, глибоке охолодження, близьке до абсолютного нуля (вважається, що сам абсолютний нуль практично недосяжний), відкриває необмежені можливості вивчення властивостей речовини.

1. Абсолютний нуль

Абсолютний нуль температури (рідше – абсолютний нуль температури) – мінімальна межа температури, яку може мати фізичне тіло у Всесвіті. Абсолютний нуль є початком відліку абсолютної температурної шкали, наприклад, шкали Кельвіна. У 1954 X Генеральна конференція з мір і ваг встановила термодинамическую температурну шкалу з однією реперною точкою - потрійною точкою води, температура якої прийнята 273,16 К (точно), що відповідає 0,01 ° C, так що за шкалою Цельсія абсолютному нулю відповідає температура −273,15 °C.

У межах застосування термодинаміки абсолютний нуль практично недосяжний. Його існування і положення на температурній шкалі випливає з екстраполяції фізичних явищ, що спостерігаються, при цьому така екстраполяція показує, що при абсолютному нулі енергія теплового руху молекул і атомів речовини повинна дорівнювати нулю, тобто хаотичний рух частинок припиняється, і вони утворюють впорядковану структуру, займаючи точне положення у вузлах кристалічної решітки (рідкий гелій становить виняток). Однак, з точки зору квантової фізики та при абсолютному нулі температури існують нульові коливання, які обумовлені квантовими властивостями частинок та фізичного вакууму, що їх оточує.

При прагненні температури системи до абсолютного нуля до нуля прагнуть її ентропія, теплоємність, коефіцієнт теплового розширення, припиняється хаотичний рух частинок, складових систему. Одним словом речовина стає суперречовиною з надпровідністю та надплинністю.

Абсолютний нуль температури на практиці недосяжний, а отримання температур, що гранично наближаються до нього, є складною експериментальною проблемою, але вже отримані температури, лише на мільйонні частки градуси віддалені від абсолютного нуля. .

Знайдемо значення абсолютного нуля за шкалою Цельсія, прирівнюючи обсяг V нулю та враховуючи, що

Звідси абсолютний нуль температури дорівнює -273 °С.

Це гранична, найнижча температура у природі, той «найбільший чи останній ступінь холоду», існування якої передбачив Ломоносов.

Рис.1. Абсолютна шкала та шкала Цельсія

Одиниця абсолютної температури у системі СІ називається кельвіном (скорочено К). Отже, один градус за шкалою Цельсія дорівнює одному градусу за шкалою Кельвіна: 1°С = 1К.

Таким чином, абсолютна температура є похідною величиною, що залежить від температури Цельсія і від значення, що експериментально визначається а. Однак вона має фундаментальне значення.

З погляду молекулярно-кінетичної теорії абсолютна температура пов'язана із середньою кінетичною енергією хаотичного руху атомів чи молекул. При Т = ОК тепловий рух молекул припиняється.

2. Історія

Фізичне поняття "абсолютний нуль температури" має для сучасної науки дуже важливе значення: з ним тісно пов'язане таке поняття, як надпровідність, відкриття якої справило справжній фурор у другій половині ХХ століття.

Щоб зрозуміти, що таке абсолютний нуль, слід звернутися до робіт таких відомих фізиків, як Р. Фаренгейт, А. Цельсій, Ж. Гей-Люссак і У. Томсон. Саме вони відіграли ключову роль у створенні основних температурних шкал, що використовуються досі.

Першим свою температурну шкалу запропонував 1714 року німецький фізик Г. Фаренгейт. При цьому за абсолютний нуль, тобто за найнижчу точку цієї шкали, була прийнята температура суміші, яка включала сніг і нашатир. Наступним важливим показником стала нормальна температура тіла людини, яка дорівнювала 1000. Відповідно, кожен розподіл цієї шкали отримав назву «градус Фаренгейта», а сама шкала – «шкали Фаренгейта».

Через 30 років шведський астроном А. Цельсій запропонував свою температурну шкалу, де основними точками стали температура танення льоду та крапка води. Ця шкала отримала назву «шкали Цельсія», вона й досі популярна у більшості країн світу, у тому числі й у Росії.

У 1802 році, проводячи свої знамениті досліди, французький вчений Ж. Гей-Люссак виявив, що обсяг маси газу при постійному тискузнаходиться у прямій залежності від температури. Але найцікавіше полягало в тому, що при зміні температури на 10 за шкалою Цельсія обсяг газу збільшувався або зменшувався на одну і ту ж величину. Зробивши необхідні обчислення, Гей-Люссак встановив, що ця величина дорівнювала 1/273 від обсягу газу. З цього закону випливав висновок, що напрошується: температура, рівна -273°С, є найменшою температурою, навіть підійшовши до якої впритул, досягти її неможливо. Саме ця температура одержала назву «абсолютний нуль температури». Більш того, абсолютний нуль став відправною точкою для створення шкали абсолютної температури, активну участь в якій взяв англійський фізик У. Томсон, відомий також як лорд Кельвін. Його основне дослідження стосувалося доказу того, що жодне тіло в природі не може бути охолодженим нижче, ніж абсолютний нуль. При цьому він активно використав другий закон термодинаміки, тому, введений ним у 1848 році абсолютна шкалатемператур стала називатися термодинамічної або «шкалою Кельвіна». У наступні роки та десятиліття відбувалося лише числове уточнення поняття «абсолютний нуль».

Рис.2. Співвідношення між температурними шкалами Фаренгейта (F), Цельсія (C) та Кельвіна (K).

Варто також звернути увагу, що абсолютний нуль відіграє важливу роль у системі СІ. Вся справа в тому, що в 1960 році на черговій Генеральній конференції з мір і ваг одиниця термодинамічної температури - кельвін - стала однією з шести основних одиниць вимірювань. При цьому спеціально зазначалося, що один градус Кельвіна

чисельно дорівнює одному градусу Цельсія, тільки ось точкою відліку «за Кельвіном» прийнято вважати абсолютний нуль.

Основний фізичний зміст абсолютного нуля полягає в тому, що, згідно з основними фізичними законами, за такої температури енергія руху елементарних частинок, таких як атоми і молекули, дорівнює нулю, і в цьому випадку має припинитися будь-який хаотичний рух цих часток. При температурі, що дорівнює абсолютному нулю, атоми та молекули повинні зайняти чітке положення в основних пунктах кристалічних ґрат, утворюючи впорядковану систему.

В даний час, використовуючи спеціальне обладнання, вчені змогли отримати температуру, яка лише на кілька мільйонних часток перевищує абсолютний нуль. Досягти ж цієї величини фізично неможливо через другий закон термодинаміки.

3.Яви, що спостерігаються поблизу абсолютного нуля

При температурах, близьких до абсолютного нуля, на макроскопічному рівні можуть спостерігатися чисто квантові ефекти, такі як:

1.Сверхроводимость - властивість деяких матеріалів мати строго нульовий електричний опір при досягненні ними температури нижче певного значення (критична температура). Відомі кілька сотень з'єднань, чистих елементів, сплавів і керамік, що переходять у надпровідний стан.

Надпровідність – квантове явище. Воно характеризується також ефектом Мейснера, що полягає у повному витісненні магнітного поля з об'єму надпровідника. Існування цього ефекту показує, що надпровідність не може бути описана просто як ідеальна провідність у класичному розумінні. Відкриття у 1986-1993 pp. ряду високотемпературних надпровідників (ВТСП) далеко відсунуло температурну межу надпровідності і дозволило практично використовувати надпровідні матеріали не тільки при температурі рідкого гелію (4.2 К), але і при температурі кипіння рідкого азоту (77 К), набагато дешевшої кріогенної рідини.

2.Надплинність - здатність речовини в особливому стані (квантової рідини), що виникає при зниженні температури до абсолютного нуля (термодинамічна фаза), протікати через вузькі щілини та капіляри без тертя. Донедавна надплинність була відома тільки у рідкого гелію, проте в останні рокинадплинність була виявлена ​​і в інших системах: у розріджених атомних бозе-конденсатах, твердому гелії.

Надплинність пояснюється так. Оскільки атоми гелію є бозонами, квантова механіка припускає перебування в одному стані довільного числа частинок. Поблизу абсолютного нуля температур усі атоми гелію виявляються переважно енергетичному стані. Оскільки енергія станів дискретна, атом може отримати не будь-яку енергію, а тільки таку, що дорівнює енергетичному зазору між сусідніми рівнями енергії. Але при низькій температурі енергія зіткнень може виявитися меншою за цю величину, внаслідок чого розсіювання енергії просто не відбуватиметься. Рідина буде текти без тертя.

3. Конденсат Бозе – Ейнштейна – агрегатний стан речовини, основу якого становлять бозони, охолоджені до температур, близьких до абсолютного нуля (менше мільйонної частки градуса вище за абсолютного нуля). У такому сильно охолодженому стані досить багато атомів виявляється у своїх мінімально можливих квантових станах і квантові ефекти починають проявлятися на макроскопічному рівні.

Висновок

Вивчення властивостей речовини поблизу абсолютного нуля є величезним інтересом для науки і техніки.

Багато властивостей речовини, завуальовані при кімнатних температурах тепловими явищами (наприклад, тепловими шумами), при зниженні температури починають дедалі більше проявлятися, дозволяючи в чистому вигляді вивчати закономірності та зв'язки, властиві даній речовині. Дослідження в області низьких температур дозволили відкрити багато нових явищ природи, таких, наприклад, як надплинність гелію та надпровідність металів.

За низьких температур різко змінюються властивості матеріалів. Одні метали підвищують свою міцність, стають пластичними, інші стають крихкими, як скло.

Вивчення фізико-хімічних властивостей за низьких температур дозволить у майбутньому створити нові речовини із заздалегідь заданими властивостями. Все це дуже цінне для конструювання та створення космічних кораблів, станцій та приладів.

Відомо, що при радіолокаційних дослідженнях космічних тіл радіосигнал, що приймається, дуже малий і його важко виділити з різних шумів. Створені нещодавно вченими молекулярні генератори і підсилювачі працюють при дуже низьких температурах і тому мають дуже низький рівень шуму.

Низькотемпературні електричні та магнітні властивості металів, напівпровідників та діелектриків дозволяють розробити принципово нові радіотехнічні пристрої мікроскопічних розмірів.

Наднизькі температури використовують для створення вакууму, необхідного, наприклад, для роботи гігантських прискорювачів ядерних частинок.

Список використаної літератури

1. http://wikipedia.org
2. http://rudocs.exdat.com
3. http://fb.ru

Короткий опис

Протягом багатьох років дослідники ведуть наступ на абсолютний нуль температури. Як відомо, температура, що дорівнює абсолютному нулю, характеризує основний стан системи багатьох частинок - стан з найменшою можливою енергією, коли атоми і молекули здійснюють так звані «нульові» коливання. Таким чином, глибоке охолодження, близьке до абсолютного нуля (вважається, що сам абсолютний нуль практично недосяжний), відкриває необмежені можливості вивчення властивостей речовини.

Що таке абсолютний нуль (частіше нуль)? Чи дійсно ця температура існує десь у Всесвіті? Чи можемо ми охолодити будь-що до абсолютного нуля в реальному житті? Якщо вам цікаво, чи можна обігнати хвилю холоду, давайте досліджуємо найдальші межі холодної температури.

Що таке абсолютний нуль (частіше нуль)? Чи дійсно ця температура існує десь у Всесвіті? Чи можемо ми охолодити будь-що до абсолютного нуля в реальному житті? Якщо вам цікаво, чи можна обігнати хвилю холоду, давайте досліджуємо найдальші межі холодної температури.

Навіть якщо ви не фізик, ви, мабуть, знайомі з поняттям температури. Температура – ​​це міра виміру кількості внутрішньої випадкової енергії матеріалу. Слово «внутрішньої» дуже важливе. Киньте сніжок, і хоча основний рух буде досить швидким, снігова куля залишиться досить холодною. З іншого боку, якщо ви подивитеся на молекули повітря, що літають по кімнаті, звичайна молекула кисню смажить зі швидкістю тисяч кілометрів на годину.

Ми зазвичай замовкаємо, коли йдеться про технічні деталі, тому спеціально для експертів зазначимо, що температура трохи складніша, ніж ми сказали. Справжнє визначення температури передбачає те, скільки енергії потрібно витратити на кожну одиницю ентропії (безладу, якщо хочете зрозуміліше слово). Але давайте опустимо тонкощі і просто зупинимося на тому, що випадкові молекули повітря або води в товщі льоду будуть рухатися або вібрувати все повільніше і повільніше в міру зниження температури.

Абсолютний нуль - це температура -273,15 градусів Цельсія, -459,67 за Фаренгейтом і просто 0 за Кельвіном. Це точка, де тепловий рух повністю зупиняється.

Чи все зупиняється?

У класичному розгляді питання при абсолютному нулі зупиняється все, але саме в цей момент з-за рогу виглядає страшна морда квантової механіки. Одним із передбачень квантової механіки, яке зіпсувало кров чималій кількості фізиків, є те, що ви ніколи не можете виміряти точне положення або імпульс частинки з досконалою визначеністю. Це відоме як принцип невизначеності Гейзенберга.

Якби ви могли охолодити герметичну кімнату до абсолютного нуля, відбулися б дивні речі (про це трохи згодом). Тиск повітря впав би практично до нуля, і оскільки тиск повітря зазвичай протистоїть гравітації, повітря сколапсує дуже тонкий шар на підлозі.

Але навіть у тому випадку, якщо ви зможете виміряти окремі молекули, ви виявите щось цікаве: вони вібрують і обертаються, зовсім небагато — квантова невизначеність у роботі. Щоб поставити крапки над i: якщо ви виміряєте обертання молекул вуглекислого газу при абсолютному нулі, ви виявите, що атоми кисню облітають вуглець зі швидкістю кілька кілометрів на годину — значно швидше, ніж ви припускали.

Розмова заходить у глухий кут. Коли ми говоримо про квантовий світ, рух втрачає сенс. У таких масштабах все визначається невизначеністю, тому не те щоб частинки були нерухомими, ви просто ніколи не зможете виміряти їх так, наче вони нерухомі.

Як низько можна впасти?

Прагнення абсолютному нулю по суті зустрічається з тими самими проблемами, як і прагнення швидкості світла. Щоб набрати швидкість світла, знадобиться нескінченна кількість енергії, а досягнення абсолютного нуля вимагає отримання нескінченної кількості тепла. Обидва ці процеси неможливі, якщо що.

Незважаючи на те, що ми поки не досягли фактичного стану абсолютного нуля, ми дуже близькі до цього (хоча «дуже» в цьому випадку поняття дуже розтяжне; як дитяча лічилка: два, три, чотири, чотири з половиною, чотири на ниточці, чотири на волосині, п'ять). Найнижча температура, колись зареєстрована на Землі, була зафіксована в Антарктиді в 1983 році, на позначці -89,15 градусів за Цельсієм (184K).

Звичайно, якщо ви хочете охолонути не по-дитячому, вам потрібно пірнути в глибини космосу. Весь всесвіт залитий залишками випромінювання від Великого Вибуху, у найпорожніших регіонах космосу — 2,73 градуси за Кельвіном, що трохи холодніше, ніж температура рідкого гелію, який ми змогли отримати на Землі століття тому.

Але фізики-низькотемпературники використовують заморожуючі промені, щоб вивести технологію на абсолютно новий рівень. Вас може здивувати те, що промені, що заморожують, набувають форми лазерів. Але як? Лазери мають спалювати.

Все правильно, але у лазерів є одна особливість - можна навіть сказати, ультимативна: весь світ випромінюється на одній частоті. Звичайні нейтральні атоми взагалі взаємодіють зі світлом, якщо частота не налаштована влучним чином. Якщо ж атом летить до джерела світла, світло отримує допплерівське зрушення і виходить на більш високу частоту. Атом поглинає меншу енергію фотона, ніж міг би. Так що якщо налаштувати лазер нижче, швидкорухаючі атоми поглинатимуть світло, а випромінюючи фотон у випадковому напрямку, втрачатимуть трохи енергії в середньому. Якщо повторювати процес, ви можете охолодити газ до температури менше одного наноКельвіна, мільярдної частки градуса.

Все набуває більш екстремального забарвлення. Світовий рекорд найнижчої температури становить менше однієї десятої мільярда градуса вище за абсолютного нуля. Пристрої, які цього домагаються, захоплюють атоми в магнітні поля. «Температура» залежить не так від самих атомів, як від спина атомних ядер.

Тепер для відновлення справедливості нам потрібно трохи пофантазувати. Коли ми зазвичай уявляємо щось, заморожене до однієї мільярдної частки градуса, вам напевно малюється картинка, як навіть молекули повітря замерзають на місці. Можна навіть уявити руйнівний апокаліптичний пристрій, що заморожує спини атомів.

Зрештою, якщо ви дійсно хочете випробувати низьку температуру, все, що вам потрібно, це чекати. Через приблизно 17 мільярдів років радіаційне тло у Всесвіті охолоне до 1К. Через 95 мільярдів років температура становитиме приблизно 0,01К. Через 400 мільярдів років глибокий космос буде таким же холодним, як найхолодніший експеримент на Землі, і після цього ще холодніше.

Якщо вам цікаво, чому всесвіт остигає так швидко, скажіть спасибі нашим старим друзям: ентропії та темної енергії. Всесвіт перебуває в режимі акселерації, вступаючи в період експоненційного зростання, який триватиме вічно. Речі замерзатиму дуже швидко.

Яка нам справа?

Все це, звісно, ​​чудово, та й рекорди побивати теж приємно. Але в чому сенс? Що ж, є безліч вагомих причин розбиратися в низинах температури, і не лише на правах переможця.

Хороші хлопці з Національного інституту стандартів та технологій, наприклад, просто хотіли б зробити класний годинник. Стандарти часу ґрунтуються на таких речах, як частота атома цезію. Якщо атом цезію рухається занадто багато, з'являється невизначеність у вимірах, що, зрештою, призведе до збою годинника.

Але що важливіше, особливо з погляду науки, матеріали поводяться шалено на екстремально низьких температурах. Наприклад, як лазер складається з фотонів, які синхронізуються один з одним - на одній частоті та фазі - так і матеріал, відомий як конденсат Бозе-Ейнштейна, може бути створений. У ньому всі атоми перебувають у тому самому стані. Або уявіть собі амальгаму, в якій кожен атом втрачає свою індивідуальність, і вся маса реагує як один нуль-супер-атом.

При дуже низьких температурах багато матеріалів стають надплинними, що означає, що вони можуть зовсім не мати в'язкості, укладатися надтонкими шарами і навіть кидати виклик гравітації в досягненні мінімуму енергії. Також за низьких температур багато матеріалів стають надпровідними, що означає відсутність будь-якого електричного опору.

Надпровідники здатні реагувати на зовнішні магнітні поля таким чином, щоб повністю скасовувати їх усередині металу. В результаті ви можете об'єднати холодну температуру і магніт і отримати щось типу левітації.

Чому є абсолютний нуль, але немає абсолютного максимуму?

Погляньмо на іншу крайність. Якщо температура - це просто міра енергії, то можна просто уявити атоми, які підбираються ближче та ближче до швидкості світла. Не може ж це продовжуватись нескінченно?

Є коротка відповідь: ми не знаємо. Цілком можливо, що буквально існує така річ, як нескінченна температура, але якщо є абсолютна межа, юний всесвіт надає досить цікаві підказки щодо того, що це таке. Сама висока температура, яка будь-коли існувала (як мінімум у нашому всесвіті), ймовірно, трапилася в так званий час Планка.

Це була мить довжиною в 10-43 секунд після Великого Вибуху, коли гравітація відокремилася від квантової механіки і фізика стала саме такою, якою є зараз. Температура в той час була приблизно 10^32 K. Це в септилліон раз гарячіше, ніж нутро нашого Сонця.

Знову ж таки, ми зовсім не впевнені, чи це найгарячіша температура з усіх, що могли бути. Оскільки у нас навіть немає великої моделі всесвіту в час Планка, ми навіть не впевнені, що Всесвіт кип'ятився до такого стану. У будь-якому випадку, до абсолютного нуля ми набагато ближче, ніж до абсолютної спеки.

Абсолютний нуль (absolute zero) – початок відліку абсолютної температури, що починає звіт від 273.16 До нижче потрійної точки води (точка рівноваги трьох фаз – льоду, води та водяної пари); при абсолютному нулі рух молекул припиняється, і вони перебувають у стані «нульових» рухів. Або: найнижча температура, за якої речовина не містить теплової енергії.

Абсолютний нуль початоквідліку абсолютної температури. Відповідає -273,16 °С. В даний час у фізичних лабораторіях вдалося отримати температуру, що перевищує абсолютний нуль всього на кілька мільйонних часток градуса, досягти ж його, згідно із законами термодинаміки, неможливо. При абсолютному нулі система знаходилася б у стані з найменшою можливою енергією (у цьому стані атоми і молекули здійснювали б «нульові» коливання) і мала нульову ентропію (нульову невпорядкованістю). Обсяг ідеального газу в точці абсолютного нуля повинен дорівнювати нулю, і щоб визначити цю точку, вимірюють обсяг реального газу гелію при послідовномузниженні температури аж до його зрідження при низькому тиску (-268,9 ° С) і проводять екстраполяцію до температури, при якій обсяг газу без зрідження звернувся б в нуль. Температура з абсолютної термодинамічнійшкалою вимірюється в кельвінах, що позначаються символом До. Абсолютна термодинамічнашкала і шкала Цельсія просто зміщені одна щодо іншої та пов'язані співвідношенням К = ° C + 273,16 °.

Історія

Слово «температура» виникло в ті часи, коли люди вважали, що в нагрітих тілах міститься більша кількість особливої ​​речовини - теплороду, ніж у менш нагрітих. Тому температура сприймалася як міцність суміші речовини тіла та теплороду. З цієї причини одиниці виміру міцності спиртних напоїв та температури називаються однаково – градусами.

З того, що температура - це кінетична енергія молекул, ясно, що найбільш природно вимірювати її в енергетичних одиницях (тобто в системі СІ в джоулях). Однак вимір температури почався задовго до створення молекулярно-кінетичної теорії, тому практичні шкали вимірюють температуру в умовних одиницях – градусах.

Шкала Кельвіна

У термодинаміці використовується шкала Кельвіна, в якій температура відраховується від абсолютного нуля (стан, відповідний мінімальної теоретично можливої ​​внутрішньої енергії тіла), а один кельвін дорівнює 1/273.16 відстані від абсолютного нуля до потрійної точки води (стану, при якому лід, вода та водяна) пар перебувають у рівновазі). Для перерахунку кельвінів у енергетичні одиниці служить постійна Больцмана. Використовуються також похідні одиниці: кілокельвін, мегакельвін, мілікельвін і т.д.

Шкала Цельсія

У побуті використовується шкала Цельсія, в якій за 0 приймають точку замерзання води, а за 100° точку кипіння води атмосферному тиску. Оскільки температура замерзання та кипіння води недостатньо добре визначена, нині шкалу Цельсія визначають через шкалу Кельвіна: градус Цельсія дорівнює кельвіну, абсолютний нуль приймається за -273,15 °C. Шкала Цельсія практично дуже зручна, оскільки вода є дуже поширеною на нашій планеті і на ній засноване наше життя. Нуль Цельсія – особлива точка для метеорології, оскільки замерзання атмосферної води суттєво все змінює.

Шкала Фаренгейта

В Англії і, особливо, США використовується шкала Фаренгейта. У цій шкалі на 100 градусів розділений інтервал від температури найхолоднішої зими у місті, де жив Фаренгейт, до температури людського тіла. Нуль градусів Цельсія - це 32 градуси Фаренгейта, а градус Фаренгейта дорівнює 5/9 градусів Цельсія.

В даний час прийнято таке визначення шкали Фаренгейта: це температурна шкала, 1 градус якої (1 °F) дорівнює 1/180 різниці температур кипіння води та танення льоду при атмосферному тиску, а точка танення льоду має температуру +32 °F. Температура за шкалою Фаренгейта пов'язана з температурою за шкалою Цельсія (t °С) співвідношенням t °С = 5/9 (t °F - 32), 1 °F = 5/9 °С. Запропонована Г. Фаренгейтом у 1724 році.

Шкала Реомюра

Запропонована в 1730 Р. А. Реомюром, який описав винайдений ним спиртовий термометр.

Одиниця - градус Реомюра (°R), 1 °R дорівнює 1/80 частини температурного інтервалу між опорними точками - температурою танення льоду (0 °R) та кипіння води (80 °R)

1°R = 1,25°C.

В даний час шкала вийшла з вживання, найдовше вона зберігалася у Франції, на батьківщині автора.

Порівняння температурних шкал

Нормальна температура людського тіла – 36.6 °C ±0.7 °C, або 98.2 °F ±1.3 °F. Значення, що наводиться зазвичай 98.6 °F - це точне перетворення в шкалу Фаренгейта прийнятого в Німеччині в XIX столітті значення 37 °C. Оскільки це значення не входить до діапазону нормальної температури за сучасними уявленнями, можна говорити, що воно містить надмірну (невірну) точність. Деякі значення у цій таблиці були округлені.

Зіставлення шкал Фаренгейта та Цельсія

(o F- шкала Фаренгейта, o C- шкала Цельсія)

Для переведення градусів цельсію в кельвін необхідно користуватися формулою T=t+T 0де T-температура в кельвінах, t-температура в градусах цельсія, T0 = 273.15 кельвіна. За розміром градус цельсія дорівнює кельвіну.