Kelvindagi mutlaq nol harorat. Mutlaq nol harorat

MUTLAQO NOL
hisoblashning boshlanishi mutlaq harorat. -273,16° S ga to'g'ri keladi.Hozirgi vaqtda fizik laboratoriyalarda mutlaq noldan atigi bir necha milliondan bir darajaga yuqori haroratni olish mumkin edi, lekin termodinamika qonunlariga ko'ra, bunga erishish mumkin emas. Mutlaq nolga teng bo'lsa, tizim imkon qadar eng past energiyaga ega bo'lgan holatda bo'ladi (bu holatda atomlar va molekulalar "nol" tebranishlarni amalga oshiradilar) va nol entropiyaga (nol tartibsizlik) ega bo'ladilar. Ideal gazning mutlaq nol nuqtasidagi hajmi nolga teng bo'lishi kerak va bu nuqtani aniqlash uchun haqiqiy geliy gazining hajmi past bosimda (-268,9 ° C) suyuqlanguncha harorat ketma-ket tushirilganda o'lchanadi va ekstrapolyatsiya qilinadi. suyuqlanish bo'lmaganda gaz hajmi yo'qolib ketadigan harorat. Mutlaq termodinamik shkala bo'yicha harorat kelvinlarda o'lchanadi, bu K belgisi bilan belgilanadi. Mutlaq termodinamik shkala va Selsiy shkalasi oddiygina bir-biridan farq qiladi va K = °C + 273,16 ° munosabati bilan bog'liq.
Shuningdek qarang
ISITISH;
PAST HARORATLAR FIZIKASI;
FIZIKK KADRLARNING O'LCHI BIRLIKLARI.
ADABIYOT
Mendelson K. Mutlaq nolga erishish yo'lida. M., 1971 Landau L.D., Lifshits E.M. Nazariy fizika. M., 1973 yil

Collier ensiklopediyasi. - Ochiq jamiyat. 2000 .

Boshqa lug'atlarda "ABSOLUTE NO" nima ekanligini ko'ring:

Haroratlar, termodinamik harorat shkalasi bo'yicha haroratning kelib chiqishi (qarang: TERMODİNAMIK HARORAT SCALESI). Mutlaq nol suvning uch martalik nuqtasi haroratidan 273,16 °C pastda joylashgan (uchlik nuqtaga qarang), buning uchun u qabul qilinadi ... ... ensiklopedik lug'at

Haroratlar, termodinamik harorat shkalasida haroratning kelib chiqishi. Mutlaq nol suvning uch nuqtali haroratidan (0,01 ° C) 273,16 ° S pastda joylashgan. Mutlaq nolga umuman erishib bo'lmaydi, harorat deyarli erishilgan... ... Zamonaviy ensiklopediya

Haroratlar termodinamik harorat shkalasida haroratning boshlang'ich nuqtasidir. Absolyut nol 273,16,C suvning uchlik nuqtasi haroratidan pastda joylashgan bo'lib, uning qiymati 0,01,C ga teng. Mutlaq nolga umuman erishib bo'lmaydi (qarang... ... Katta ensiklopedik lug'at

Issiqlikning yo'qligini ifodalovchi harorat 218 ° S ga teng. Rus tiliga kiritilgan xorijiy so'zlarning lug'ati. Pavlenkov F., 1907. mutlaq nol harorat (jismoniy) - mumkin bo'lgan eng past harorat (273,15 ° S). Katta lug'at… … Rus tilidagi xorijiy so'zlar lug'ati

mutlaq nol- Ajoyib past harorat, bunda molekulalarning issiqlik harakati to'xtaydi, Kelvin shkalasi bo'yicha mutlaq nol (0°K) -273,16±0,01°C ga to'g'ri keladi... Geografiya lug'ati

Ism, sinonimlar soni: 15 dumaloq nol (8) kichik odam (32) kichik qovurdoq ... Sinonim lug'at

Molekulalarning termal harakati to'xtaydigan juda past harorat. Boyl-Mariott qonuniga ko'ra ideal gazning bosimi va hajmi nolga teng bo'ladi va Kelvin shkalasi bo'yicha mutlaq haroratning boshlanishi ... ... deb qabul qilinadi. Ekologik lug'at

mutlaq nol- - [A.S.Goldberg. Inglizcha-ruscha energiya lug'ati. 2006] Umumiy energiya mavzulari EN nol nuqtasi ... Texnik tarjimon uchun qo'llanma

mutlaq nol- 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 harorat. attikmenys: ingliz.… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

mutlaq nol- absoliutusis nulis statusas T sritis chemija apibrėžtis Kelvino skalės nulis (−273,16 °C). attikmenys: ingliz. mutlaq nol rus. mutlaq nol ... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Federal davlat byudjeti oliy kasbiy ta'lim muassasasi

"Voronej davlat pedagogika universiteti"

Umumiy fizika kafedrasi

mavzusida: " Mutlaq nol harorat"

Tugallagan: 1-kurs talabasi, FMF,

PI, Kondratenko Irina Aleksandrovna

Tekshirildi: umumiy kafedra assistenti

fiziklar Afonin G.V.

Voronej-2013

Kirish………………………………………………………. 3

1.Mutlaq nol………………………………………4

2.Tarix…………………………………………………6

3. Mutlaq nolga yaqin kuzatilgan hodisalar………..9

Xulosa…………………………………………………… 11

Foydalanilgan adabiyotlar ro‘yxati………………………..12

Kirish

Ko'p yillar davomida tadqiqotchilar mutlaq nol haroratga o'tishdi. Ma'lumki, mutlaq nolga teng bo'lgan harorat ko'plab zarralar tizimining asosiy holatini - atomlar va molekulalar "nol" deb ataladigan tebranishlarni amalga oshiradigan eng past energiyaga ega bo'lgan holatni tavsiflaydi. Shunday qilib, mutlaq nolga yaqin chuqur sovutish (mutlaq nolga o'zi amalda erishib bo'lmaydi deb hisoblanadi) materiya xususiyatlarini o'rganish uchun cheksiz imkoniyatlarni ochadi.

1. Mutlaq nol

Mutlaq nol harorat (kamroq, mutlaq nol harorat) - bu koinotdagi jismoniy jism ega bo'lishi mumkin bo'lgan haroratning minimal chegarasi. Mutlaq nol Kelvin shkalasi kabi mutlaq harorat shkalasining kelib chiqishi bo'lib xizmat qiladi. 1954 yilda Og'irliklar va o'lchovlar bo'yicha X Bosh konferentsiya bitta mos yozuvlar nuqtasi - suvning uch nuqtasi bo'lgan termodinamik harorat shkalasini o'rnatdi, uning harorati 273,16 K (aniq), bu 0,01 ° S ga to'g'ri keladi, shuning uchun Tselsiy shkalasi bo'yicha harorat mutlaq nolga -273,15 °C ga to'g'ri keladi.

Termodinamikaning qo'llanilishi doirasida mutlaq nolga amalda erishib bo'lmaydi. Uning mavjudligi va harorat shkalasidagi joylashuvi kuzatilgan fizik hodisalarni ekstrapolyatsiya qilishdan kelib chiqadi va bunday ekstrapolyatsiya shuni ko'rsatadiki, mutlaq nolda modda molekulalari va atomlarining issiqlik harakati energiyasi nolga teng bo'lishi kerak, ya'ni zarrachalarning xaotik harakati. to'xtaydi va ular kristall panjaraning tugunlarida aniq pozitsiyani egallagan tartibli tuzilmani hosil qiladi (suyuq geliy bundan mustasno). Biroq, kvant fizikasi nuqtai nazaridan va mutlaq nol haroratda zarrachalarning kvant xususiyatlari va ularni o'rab turgan fizik vakuum tufayli yuzaga keladigan nol tebranishlar mavjud.

Tizimning harorati absolyut nolga intilgani uchun uning entropiyasi, issiqlik sig'imi va issiqlik kengayish koeffitsienti ham nolga intiladi va tizimni tashkil etuvchi zarrachalarning xaotik harakati to'xtaydi. Bir so'z bilan aytganda, modda o'ta o'tkazuvchanlik va o'ta suyuqlikka ega bo'lgan o'ta moddaga aylanadi.

Mutlaq nol haroratga amalda erishib bo'lmaydi va unga juda yaqin bo'lgan haroratlarni olish murakkab eksperimental muammoni ifodalaydi, ammo mutlaq noldan gradusning milliondan bir qismi uzoqda bo'lgan haroratlar allaqachon olingan. .

V hajmni nolga tenglashtirib va ​​shuni hisobga olgan holda Selsiy shkalasi bo‘yicha mutlaq nol qiymatini topamiz.

Demak, mutlaq nol harorat -273°C.

Bu tabiatdagi ekstremal, eng past harorat, bu "sovuqning eng katta yoki oxirgi darajasi", uning mavjudligini Lomonosov bashorat qilgan.

1-rasm. Absolyut va Selsiy shkalasi

Mutlaq haroratning SI birligi kelvin (qisqartirilgan K) deb ataladi. Shuning uchun, Selsiy shkalasi bo'yicha bir daraja Kelvin shkalasi bo'yicha bir darajaga teng: 1 ° C = 1 K.

Shunday qilib, mutlaq harorat - bu Selsiy haroratiga va a ning eksperimental tarzda aniqlangan qiymatiga bog'liq bo'lgan hosila miqdor. Biroq, bu fundamental ahamiyatga ega.

Molekulyar kinetik nazariya nuqtai nazaridan mutlaq harorat atomlar yoki molekulalarning xaotik harakatining o'rtacha kinetik energiyasi bilan bog'liq. T = 0 K da molekulalarning issiqlik harakati to'xtaydi.

2. Tarix

"Mutlaq nol harorat" fizik tushunchasi zamonaviy ilm-fan uchun juda muhimdir: u bilan chambarchas bog'liq bo'lgan supero'tkazuvchanlik kabi tushuncha bo'lib, uning ochilishi XX asrning ikkinchi yarmida haqiqiy sensatsiyani yaratdi.

Mutlaq nol nima ekanligini tushunish uchun G. Farengeyt, A. Selsiy, J. Gey-Lyusak va V. Tomson kabi mashhur fiziklarning asarlariga murojaat qilish kerak. Ular bugungi kunda ham foydalanilayotgan asosiy harorat shkalalarini yaratishda asosiy rol o'ynagan.

Uning harorat shkalasini birinchi bo'lib 1714 yilda nemis fizigi G. Farengeyt taklif qilgan. Shu bilan birga, qor va ammiakni o'z ichiga olgan aralashmaning harorati mutlaq nol, ya'ni ushbu shkalaning eng past nuqtasi sifatida qabul qilindi. Keyingi muhim ko'rsatkich inson tanasining normal harorati bo'lib, u 1000 ga teng bo'ldi. Shunga ko'ra, ushbu shkalaning har bir bo'linmasi "Farengeyt darajasi" deb nomlandi va o'lchovning o'zi "Farengeyt shkalasi" deb nomlandi.

30 yil o'tgach, shved astronomi A. Tselsiy o'zining harorat shkalasini taklif qildi, bu erda asosiy nuqtalar muzning erish harorati va suvning qaynash nuqtasi edi. Ushbu shkala "Telsiy shkalasi" deb nomlangan; u hali ham dunyoning aksariyat mamlakatlarida, shu jumladan Rossiyada ham mashhur.

1802 yilda frantsuz olimi J. Gey-Lyusak o'zining mashhur tajribalarini o'tkazayotib, gaz massasining hajmini aniqladi. doimiy bosim haroratga bevosita bog'liq. Ammo eng qiziq narsa shundaki, harorat 10 Selsiyga o'zgarganda, gaz hajmi bir xil miqdorda ko'paygan yoki kamaygan. Kerakli hisob-kitoblarni amalga oshirib, Gey-Lyussak bu qiymat gaz hajmining 1/273 qismiga teng ekanligini aniqladi. Bu qonun aniq xulosaga olib keldi: -273 ° S ga teng bo'lgan harorat eng past haroratdir, hatto unga yaqinlashsangiz ham, unga erishish mumkin emas. Aynan shu harorat "mutlaq nol harorat" deb ataladi. Bundan tashqari, mutlaq nol mutlaq harorat shkalasini yaratish uchun boshlang'ich nuqtaga aylandi, unda ingliz fizigi V. Tomson, shuningdek, Lord Kelvin nomi bilan ham mashhur bo'lgan. Uning asosiy tadqiqoti tabiatdagi hech bir jismni mutlaq noldan pastga sovutib bo'lmasligini isbotlashga qaratilgan. Shu bilan birga, u termodinamikaning ikkinchi qonunidan faol foydalangan, shuning uchun u tomonidan 1848 yilda kiritilgan. mutlaq masshtab haroratlar termodinamik yoki "Kelvin shkalasi" deb atala boshlandi. Keyingi yillar va o'n yilliklarda "mutlaq nol" tushunchasining faqat raqamli takomillashtirilishi sodir bo'ldi.

2-rasm. Farengeyt (F), Selsiy (C) va Kelvin (K) harorat shkalalari o'rtasidagi bog'liqlik.

Shuni ham ta'kidlash kerakki, SI tizimida mutlaq nol juda muhim rol o'ynaydi. Gap shundaki, 1960 yilda Og'irliklar va o'lchovlar bo'yicha navbatdagi Bosh konferentsiyada termodinamik harorat birligi - kelvin oltita asosiy o'lchov birliklaridan biriga aylandi. Shu bilan birga, Kelvinning bir darajasi alohida belgilandi

son jihatdan bir daraja Selsiyga teng, ammo "Kelvindagi" mos yozuvlar nuqtasi odatda mutlaq nol deb hisoblanadi.

Mutlaq nolning asosiy jismoniy ma'nosi shundaki, asosiy fizik qonunlarga ko'ra, bunday haroratda atomlar va molekulalar kabi elementar zarralarning harakat energiyasi nolga teng bo'ladi va bu holda xuddi shu zarrachalarning har qanday tartibsiz harakati bo'lishi kerak. to'xtatish. Mutlaq nolga teng haroratda atomlar va molekulalar kristall panjaraning asosiy nuqtalarida aniq pozitsiyani egallab, tartibli tizimni tashkil qilishlari kerak.

Hozirgi vaqtda maxsus asbob-uskunalar yordamida olimlar mutlaq noldan millionda bir necha qismga teng haroratni olishga muvaffaq bo'lishdi. Termodinamikaning ikkinchi qonuni tufayli bu qiymatga o'zi erishish jismoniy jihatdan mumkin emas.

3. Mutlaq nolga yaqin kuzatilgan hodisalar

Mutlaq nolga yaqin haroratlarda makroskopik darajada sof kvant effektlari kuzatilishi mumkin, masalan:

1. Supero'tkazuvchanlik - bu ba'zi materiallarning ma'lum bir qiymatdan (kritik harorat) past haroratga yetganda qat'iy nolga teng elektr qarshiligiga ega bo'lish xususiyati. O'ta o'tkazuvchan holatga o'tadigan bir necha yuz birikmalar, sof elementlar, qotishmalar va keramika ma'lum.

Supero'tkazuvchanlik kvant hodisasidir. Shuningdek, u magnit maydonning supero'tkazgich hajmidan to'liq siljishidan iborat bo'lgan Meissner effekti bilan tavsiflanadi. Bu ta'sirning mavjudligi shuni ko'rsatadiki, o'ta o'tkazuvchanlikni klassik ma'noda oddiy o'tkazuvchanlik sifatida tasvirlab bo'lmaydi. 1986-1993 yillarda ochilish. bir qator yuqori haroratli o'ta o'tkazgichlar (HTSC) o'ta o'tkazuvchanlikning harorat chegarasini orqaga surdi va o'ta o'tkazuvchan materiallarni nafaqat suyuq geliy haroratida (4,2 K), balki suyuqlikning qaynash nuqtasida ham amalda qo'llash imkonini berdi. azot (77 K), ancha arzon kriogen suyuqlik.

2. O'ta suyuqlik - harorat mutlaq nolga tushganda (termodinamik faza) yuzaga keladigan maxsus holatdagi (kvant suyuqligi) moddaning tor tirqishlar va kapillyarlardan ishqalanishsiz oqib o'tish qobiliyati. So'nggi paytgacha ortiqcha suyuqlik faqat suyuq geliy uchun ma'lum edi, lekin unda o'tgan yillar o'ta suyuqlik boshqa tizimlarda ham topilgan: kam uchraydigan atom Bose kondensatlarida va qattiq geliyda.

Supero'tkazuvchanlik quyidagicha izohlanadi. Geliy atomlari bozon bo'lganligi sababli, kvant mexanikasi zarrachalarning ixtiyoriy sonining bir xil holatda bo'lishiga imkon beradi. Mutlaq nolga yaqin haroratlarda barcha geliy atomlari er osti energiya holatidadir. Holatlarning energiyasi diskret bo'lgani uchun atom hech qanday energiyani emas, balki qo'shni energiya darajalari orasidagi energiya bo'shlig'iga teng bo'lgan energiyani olishi mumkin. Ammo past haroratlarda to'qnashuv energiyasi bu qiymatdan kamroq bo'lishi mumkin, buning natijasida energiya tarqalishi oddiygina bo'lmaydi. Suyuqlik ishqalanishsiz oqadi.

3. Bose - Eynshteyn kondensati - materiyaning agregatsiya holati, uning asosini bozonlar tashkil qiladi, mutlaq nolga yaqin haroratgacha sovutiladi (mutlaq noldan yuqori darajaning milliondan bir qismidan kam). Bunday kuchli sovutilgan holatda, etarlicha ko'p miqdordagi atomlar o'zlarining minimal mumkin bo'lgan kvant holatida bo'lishadi va kvant effektlari makroskopik darajada namoyon bo'la boshlaydi.

Xulosa

Mutlaq nolga yaqin materiya xossalarini o'rganish fan va texnika uchun katta qiziqish uyg'otadi.

Xona haroratida issiqlik hodisalari (masalan, termal shovqin) bilan qoplangan moddaning ko'pgina xususiyatlari haroratning pasayishi bilan o'zini ko'proq namoyon qila boshlaydi, bu esa ma'lum bir narsaga xos bo'lgan naqsh va aloqalarni sof shaklda o'rganish imkonini beradi. modda. Past haroratlar sohasidagi tadqiqotlar geliyning ortiqcha suyuqligi va metallarning o'ta o'tkazuvchanligi kabi ko'plab yangi tabiiy hodisalarni kashf qilish imkonini berdi.

Past haroratlarda materiallarning xususiyatlari keskin o'zgaradi. Ba'zi metallar kuchini oshiradi va egiluvchan bo'ladi, boshqalari esa shisha kabi mo'rt bo'ladi.

Past haroratlarda fizik-kimyoviy xususiyatlarni o'rganish kelajakda oldindan belgilangan xususiyatlarga ega yangi moddalarni yaratishga imkon beradi. Bularning barchasi kosmik kemalar, stansiyalar va asboblarni loyihalash va yaratish uchun juda qimmatlidir.

Ma'lumki, kosmik jismlarni radar tadqiq qilishda qabul qilingan radio signal juda kichik va turli shovqinlardan farqlash qiyin. Olimlar tomonidan yaqinda yaratilgan molekulyar osilatorlar va kuchaytirgichlar juda past haroratlarda ishlaydi va shuning uchun juda past shovqin darajasiga ega.

Metalllarning, yarim o'tkazgichlarning va dielektriklarning past haroratli elektr va magnit xususiyatlari tubdan yangi mikroskopik radio qurilmalarni yaratishga imkon beradi.

Ultra past haroratlar zarur bo'lgan vakuumni yaratish uchun, masalan, ulkan yadro zarralari tezlatgichlarini ishlatish uchun ishlatiladi.

Bibliografiya

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

Qisqa Tasvir

Ko'p yillar davomida tadqiqotchilar mutlaq nol haroratga o'tishdi. Ma'lumki, mutlaq nolga teng bo'lgan harorat ko'plab zarralar tizimining asosiy holatini - atomlar va molekulalar "nol" deb ataladigan tebranishlarni amalga oshiradigan eng past energiyaga ega bo'lgan holatni tavsiflaydi. Shunday qilib, mutlaq nolga yaqin chuqur sovutish (mutlaq nolga o'zi amalda erishib bo'lmaydi deb hisoblanadi) materiya xususiyatlarini o'rganish uchun cheksiz imkoniyatlarni ochadi.

Mutlaq nol (odatda nol) nima? Bu harorat haqiqatan ham koinotning biron bir joyida mavjudmi? Haqiqiy hayotda biror narsani mutlaq nolga sovuta olamizmi? Agar siz sovuq to'lqinni engib o'tish mumkinmi, deb qiziqsangiz, keling, sovuq haroratning eng uzoq nuqtalarini o'rganamiz...

Mutlaq nol (odatda nol) nima? Bu harorat haqiqatan ham koinotning biron bir joyida mavjudmi? Haqiqiy hayotda biror narsani mutlaq nolga sovuta olamizmi? Agar siz sovuq to'lqinni engib o'tish mumkinmi, deb qiziqsangiz, keling, sovuq haroratning eng uzoq nuqtalarini o'rganamiz...

Agar siz fizik bo'lmasangiz ham, harorat tushunchasi bilan tanish bo'lgandirsiz. Harorat - bu materialning ichki tasodifiy energiyasi miqdorining o'lchovidir. "Ichki" so'zi juda muhim. Qor to'pini tashlang va asosiy harakat juda tez bo'lishiga qaramay, qor to'pi juda sovuq bo'lib qoladi. Boshqa tomondan, agar siz xona atrofida uchayotgan havo molekulalariga qarasangiz, oddiy kislorod molekulasi soatiga minglab kilometr tezlikda qovuriladi.

Texnik tafsilotlar haqida gap ketganda, biz jim turishga moyilmiz, shuning uchun faqat mutaxassislar uchun shuni ta'kidlaymizki, harorat biz aytganidan biroz murakkabroq. Haroratning haqiqiy ta'rifi har bir entropiya birligi uchun qancha energiya sarflash kerakligini o'z ichiga oladi (agar siz aniqroq so'zni istasangiz tartibsizlik). Biroq, keling, nozik narsalarni chetlab o'tamiz va faqat muzdagi tasodifiy havo yoki suv molekulalari harorat pasayganda sekinroq va sekinroq harakatlanadi yoki tebranadi.

Mutlaq nol harorat -273,15 daraja Selsiy, -459,67 Farengeyt va oddiygina 0 Kelvin. Bu termal harakat butunlay to'xtaydigan nuqta.

Hammasi to'xtadimi?

Muammoni klassik ko'rib chiqishda hamma narsa mutlaq nolda to'xtaydi, ammo aynan shu daqiqada burchakdan kvant mexanikasining dahshatli yuzi ko'rinadi. Bir nechta fiziklarning qonini buzgan kvant mexanikasining bashoratlaridan biri shundaki, siz hech qachon zarrachaning aniq pozitsiyasini yoki momentumini to'liq aniqlik bilan o'lchay olmaysiz. Bu Heisenberg noaniqlik printsipi sifatida tanilgan.

Agar siz muhrlangan xonani mutlaq nolga sovutib qo'ysangiz, g'alati narsalar sodir bo'lardi (bu haqda keyinroq). Havo bosimi deyarli nolga tushadi va havo bosimi odatda tortishish kuchiga qarshi bo'lganligi sababli, havo polda juda nozik bir qatlamga qulab tushadi.

Ammo shunga qaramay, agar siz alohida molekulalarni o'lchashingiz mumkin bo'lsa, siz qiziqarli narsani topasiz: ular tebranadi va aylanadi, ishda ozgina kvant noaniqligi. i nuqtalarini qo‘yish uchun, agar siz karbonat angidrid molekulalarining aylanishini mutlaq nolda o‘lchasangiz, kislorod atomlari uglerod atrofida soatiga bir necha kilometr tezlikda uchishini ko‘rasiz – bu siz o‘ylagandan ham tezroq.

Suhbat boshi berk ko'chaga etib boradi. Kvant dunyosi haqida gapirganda, harakat o'z ma'nosini yo'qotadi. Bu masshtablarda hamma narsa noaniqlik bilan belgilanadi, shuning uchun zarrachalar harakatsiz emas, shunchaki ularni hech qachon harakatsiz turgandek o‘lchay olmaysiz.

Qanchalik pastga tushishingiz mumkin?

Mutlaq nolga intilish yorug'lik tezligiga intilish bilan bir xil muammolarga duch keladi. Yorug'lik tezligiga erishish uchun cheksiz energiya talab qilinadi va mutlaq nolga erishish uchun cheksiz miqdordagi issiqlikni olish kerak. Bu ikkala jarayon ham mumkin emas, agar biror narsa bo'lsa.

Haqiqiy mutlaq nolga erishmagan bo'lsak ham, biz bunga juda yaqinmiz (garchi bu holatda "juda" juda bo'sh tushunchadir; bolalar qofiyasi kabi: ikki, uch, to'rt, to'rt va bir yarmi, to'rtta ipda, to'rtta soch kengligida, beshta). Yer yuzida qayd etilgan eng sovuq harorat 1983 yilda Antarktidada qayd etilgan, ya'ni -89,15 daraja Selsiy (184K).

Albatta, agar siz bolalarcha salqinlashni istasangiz, kosmosning chuqurligiga sho'ng'ishingiz kerak. Butun koinot Katta portlashdan radiatsiya qoldiqlari bilan yuviladi, koinotning eng bo'sh hududlarida - 2,73 daraja Kelvin, bu biz bir asr oldin Yerda olishimiz mumkin bo'lgan suyuq geliy haroratidan biroz sovuqroq.

Ammo past haroratli fiziklar texnologiyani keyingi bosqichga olib chiqish uchun muzlash nurlaridan foydalanmoqda. yangi daraja. Muzlatish nurlari lazer shaklida bo'lishini bilish sizni ajablantirishi mumkin. Lekin qanday? Lazerlar yonishi kerak.

Hammasi to'g'ri, lekin lazerlarning bitta xususiyati bor - hatto aytish mumkinki, yakuniy narsa: barcha yorug'lik bir chastotada chiqariladi. Oddiy neytral atomlar, agar chastota aniq sozlanmagan bo'lsa, yorug'lik bilan umuman o'zaro ta'sir qilmaydi. Agar atom yorug'lik manbai tomon uchsa, yorug'lik Doppler siljishini oladi va yuqori chastotaga etadi. Atom mumkin bo'lganidan kamroq foton energiyasini o'zlashtiradi. Shunday qilib, agar siz lazerni pastroq sozlasangiz, tez harakatlanuvchi atomlar yorug'likni o'zlashtiradi va tasodifiy yo'nalishda foton chiqaradi, ular o'rtacha bir oz energiya yo'qotadilar. Jarayonni takrorlasangiz, gazni bir nanoKelvindan pastroq haroratgacha sovutishingiz mumkin, ya'ni darajaning milliarddan bir qismi.

Hamma narsa ekstremalroq tus oladi. Eng past harorat bo'yicha jahon rekordi mutlaq noldan yuqori bo'lgan milliard darajaning o'ndan biridan kamroqdir. Bunga erishadigan qurilmalar atomlarni magnit maydonlarda ushlab turadi. "Harorat" atomlarning o'ziga emas, balki atom yadrolarining spiniga bog'liq.

Endi adolatni tiklash uchun biroz ijodkorlik bilan shug‘ullanishimiz kerak. Biz odatda bir darajaning milliarddan biriga qadar muzlagan narsani tasavvur qilsak, ehtimol siz hatto havo molekulalarining ham joyida muzlashi tasvirini olasiz. Hatto atomlarning orqa qismini muzlatib qo'yadigan halokatli apokaliptik qurilmani tasavvur qilish mumkin.

Oxir-oqibat, agar siz haqiqatan ham past haroratni boshdan kechirishni istasangiz, faqat kutishingiz kerak. Taxminan 17 milliard yil o'tgach, koinotdagi fon nurlanishi 1K gacha soviydi. 95 milliard yil ichida harorat taxminan 0,01K bo'ladi. 400 milliard yil ichida chuqur fazo Yerdagi eng sovuq tajriba kabi sovuq va undan keyin ham sovuqroq bo'ladi.

Agar siz koinot nega tez sovib ketayotganiga qiziqsangiz, eski do'stlarimizga rahmat: entropiya va qorong'u energiya. Koinot tezlashuv rejimida, abadiy davom etadigan eksponensial o'sish davriga kirmoqda. Ishlar juda tez muzlaydi.

Bizga nima qiziq?

Bularning barchasi, albatta, ajoyib va ​​rekordlarni yangilash ham yoqimli. Lekin buning nima keragi bor? Xo'sh, g'olib sifatida emas, balki past haroratni tushunish uchun juda ko'p yaxshi sabablar bor.

Masalan, NISTdagi yaxshi odamlar shunchaki ajoyib soat yasashni xohlashadi. Vaqt standartlari seziy atomining chastotasi kabi narsalarga asoslanadi. Agar seziy atomi juda ko'p harakat qilsa, u o'lchovlarda noaniqlikni keltirib chiqaradi, bu esa oxir-oqibat soatning noto'g'ri ishlashiga olib keladi.

Ammo eng muhimi, ayniqsa ilmiy nuqtai nazardan, materiallar juda past haroratlarda aqldan ozadi. Misol uchun, lazer bir-biri bilan sinxronlashtirilgan fotonlardan yaratilgani kabi - bir xil chastota va fazada - Bose-Eynshteyn kondensati deb nomlanuvchi material yaratilishi mumkin. Unda barcha atomlar bir xil holatda bo'ladi. Yoki amalgamani tasavvur qiling, unda har bir atom o'zining individualligini yo'qotadi va butun massa bitta null-super atom sifatida reaksiyaga kirishadi.

Juda past haroratlarda ko'plab materiallar o'ta suyuqlikka aylanadi, ya'ni ular umuman yopishqoqlikka ega bo'lmaydilar, o'ta yupqa qatlamlarda to'planadi va minimal energiyaga erishish uchun hatto tortishish kuchiga qarshi tura olmaydi. Bundan tashqari, past haroratlarda ko'plab materiallar o'ta o'tkazuvchanlikka aylanadi, ya'ni elektr qarshiligi yo'q.

Supero'tkazuvchilar tashqi magnit maydonlarga ularni metall ichida butunlay bekor qiladigan tarzda javob berishga qodir. Natijada siz sovuq harorat va magnitni birlashtirib, levitatsiya kabi narsalarni olishingiz mumkin.

Nima uchun mutlaq nol bor, lekin mutlaq maksimal emas?

Keling, boshqa ekstremalni ko'rib chiqaylik. Agar harorat shunchaki energiya o'lchovi bo'lsa, biz atomlarning yorug'lik tezligiga tobora yaqinlashayotganini tasavvur qilishimiz mumkin. Bu abadiy davom eta olmaydi, shunday emasmi?

Qisqa javob: biz bilmaymiz. Cheksiz harorat degan narsa tom ma'noda mavjud bo'lishi mumkin, ammo mutlaq chegara bo'lsa, yosh koinot uning nima ekanligi haqida juda qiziqarli maslahatlar beradi. Eng yuqori harorat hech bo'lmaganda (hech bo'lmaganda bizning koinotimizda), ehtimol "Plank vaqti" deb ataladigan davrda sodir bo'lgan.

Katta portlashdan 10^-43 soniya o'tgach, kvant mexanikasi va fizikadan ajralgan tortishish hozirgidek bo'ldi. O'sha paytdagi harorat taxminan 10^32 K edi. Bu bizning Quyoshimizning ichki qismidan septillion marta issiqroq.

Shunga qaramay, biz bu eng issiq haroratmi yoki yo'qligini bilmaymiz. Plank davrida bizda koinotning katta modeli yo'qligi sababli, biz koinotning bunday holatga qaynaganiga amin emasmiz. Har holda, biz mutlaq issiqlikdan ko'ra mutlaq nolga ko'p marta yaqinmiz.

Mutlaq nol (mutlaq nol) - 273,16 K dan boshlab suvning uchlik nuqtasidan (uch fazaning muvozanat nuqtasi - muz, suv va suv bug'lari) mutlaq haroratning boshlanishi; Mutlaq nolda molekulalarning harakati to'xtaydi va ular "nol" harakat holatida bo'ladi. Yoki: moddada issiqlik energiyasi bo'lmagan eng past harorat.

Mutlaq nol Boshlash mutlaq harorat ko'rsatkichi. -273,16 ° S ga to'g'ri keladi. Hozirgi vaqtda fizik laboratoriyalarda mutlaq noldan bir necha milliondan bir darajaga oshib ketadigan haroratni olish mumkin edi, lekin termodinamika qonunlariga ko'ra, bunga erishish mumkin emas. Mutlaq nolda sistema imkon qadar eng past energiyaga ega (bu holatda atomlar va molekulalar "nol" tebranishlarni amalga oshiradilar) va nol entropiyaga (nol) ega bo'ladi. tartibsizlik). Mutlaq nol nuqtasida ideal gazning hajmi nolga teng bo'lishi kerak va bu nuqtani aniqlash uchun haqiqiy geliy gazining hajmi o'lchanadi. ketma-ket past bosimda (-268,9 ° C) suyultirilguncha haroratni pasaytirish va suyuqlik bo'lmaganda gaz hajmi nolga teng bo'ladigan haroratga ekstrapolyatsiya qilish. Mutlaq harorat termodinamik shkala kelvinlarda o'lchanadi, K belgisi bilan belgilanadi. Mutlaq termodinamik shkala va Selsiy shkalasi oddiygina bir-biridan farqlanadi va K = °C + 273,16 ° nisbati bilan bog'liq.

Hikoya

"Harorat" so'zi o'sha kunlarda paydo bo'lgan, odamlar ko'proq isitiladigan jismlarda kamroq isitiladiganlarga qaraganda ko'proq maxsus modda - kaloriya borligiga ishonishgan. Shuning uchun harorat tana moddasi va kaloriya aralashmasining kuchi sifatida qabul qilindi. Shu sababli, spirtli ichimliklarning kuchi va haroratining o'lchov birliklari bir xil - darajalar deb ataladi.

Harorat molekulalarning kinetik energiyasi bo'lganligi sababli, uni energiya birliklarida (ya'ni, SI tizimida joulda) o'lchash eng tabiiy ekanligi aniq. Biroq, haroratni o'lchash molekulyar kinetik nazariya yaratilishidan ancha oldin boshlangan, shuning uchun amaliy shkalalar haroratni an'anaviy birliklar - darajalarda o'lchaydi.

Kelvin shkalasi

Termodinamikada Kelvin shkalasi qo'llaniladi, unda harorat mutlaq noldan (tananing nazariy jihatdan mumkin bo'lgan minimal ichki energiyasiga mos keladigan holat) o'lchanadi va bir kelvin mutlaq noldan uchlik nuqtasigacha bo'lgan masofaning 1/273,16 ga teng. suv (muz, suv va suv juftlari muvozanatda bo'lgan holat). Boltsman doimiysi kelvinlarni energiya birliklariga aylantirish uchun ishlatiladi. Olingan birliklar ham ishlatiladi: kilokelvin, megakelvin, millikelvin va boshqalar.

Selsiy

Kundalik hayotda suvning muzlash nuqtasi 0, qaynash harorati 100 ° deb qabul qilingan Selsiy shkalasi qo'llaniladi. atmosfera bosimi. Suvning muzlash va qaynash nuqtalari yaxshi aniqlanmaganligi sababli, hozirda Selsiy shkalasi Kelvin shkalasi bo'yicha aniqlanadi: Selsiy bo'yicha daraja. kelvinga teng, mutlaq nol -273,15 °C deb qabul qilinadi. Selsiy shkalasi amalda juda qulay, chunki sayyoramizda suv juda keng tarqalgan va bizning hayotimiz unga asoslanadi. Nol Selsiy meteorologiya uchun alohida nuqtadir, chunki atmosfera suvining muzlashi hamma narsani sezilarli darajada o'zgartiradi.

Farengeyt

Angliyada va ayniqsa AQShda Farengeyt shkalasi qo'llaniladi. Ushbu shkala Farengeyt yashagan shahardagi eng sovuq qishning haroratidan inson tanasining haroratigacha bo'lgan oraliqni 100 darajaga ajratadi. Tselsiy bo'yicha nol daraja Farangeyt 32 daraja, Farengeyt darajasi esa 5/9 daraja Selsiyga teng.

Farengeyt shkalasining hozirda qabul qilingan ta'rifi: harorat shkalasi, shundan 1 daraja (1 °F) atmosfera bosimida suvning qaynash nuqtasi va muzning erish nuqtasi o'rtasidagi farqning 1/180 qismiga teng va muzning erish nuqtasi +32 ° F. Farengeyt shkalasi bo'yicha harorat Selsiy shkalasidagi haroratga (t °C) t °C = 5/9 (t °F - 32), 1 °F = 5/9 °C nisbati bilan bog'liq. 1724 yilda G. Farengeyt tomonidan taklif qilingan.

Reaumur shkalasi

1730 yilda R. A. Reaumur tomonidan taklif qilingan, u o'zi ixtiro qilgan spirtli termometrni tasvirlab bergan.

Birlik Reaumur darajasi (° R), 1 °R mos yozuvlar nuqtalari - muzning erish harorati (0 ° R) va suvning qaynash nuqtasi (80 ° R) orasidagi harorat oralig'ining 1/80 qismiga teng.

1 ° R = 1,25 ° S.

Hozirgi vaqtda shkala foydalanishdan chiqib ketgan; u eng uzoq vaqt davomida muallifning vatani bo'lgan Frantsiyada saqlanib qolgan.

Harorat shkalalarini solishtirish

Inson tanasining normal harorati 36,6 °C ±0,7 °C yoki 98,2 °F ±1,3 °F. Keng tarqalgan 98,6 ° F qiymati 19-asr nemis 37 ° C qiymatining Farengeytiga aniq konvertatsiya qilishdir. Ushbu qiymat zamonaviy kontseptsiyalarga ko'ra normal harorat oralig'ida bo'lmaganligi sababli, u haddan tashqari (noto'g'ri) aniqlikni o'z ichiga oladi, deb aytishimiz mumkin. Ushbu jadvaldagi ba'zi qiymatlar yaxlitlangan.

Farengeyt va Selsiy shkalalarini solishtirish

(o F- Farengeyt shkalasi, oC- Tselsiy shkalasi)

Selsiy gradusini Kelvinga aylantirish uchun formuladan foydalanishingiz kerak T=t+T 0 Bu erda T - kelvindagi harorat, t - Selsiy gradusidagi harorat, T 0 =273,15 kelvin. Selsiy gradusining kattaligi kelvinga teng.