Šta se uzima kao apsolutna 0. Zašto je nemoguće postići apsolutnu nultu temperaturu? Pogledajte šta je "apsolutna nula" u drugim rječnicima

Apsolutna nula temperature

Apsolutna nulta temperatura- ovo je minimalna temperaturna granica koju fizičko tijelo može imati. Apsolutna nula služi kao ishodište apsolutne temperaturne skale, kao što je Kelvinova skala. Na Celzijusovoj skali apsolutna nula odgovara temperaturi od -273,15 °C.

Smatra se da je apsolutna nula nedostižna u praksi. Njegovo postojanje i položaj na temperaturnoj skali proizilazi iz ekstrapolacije posmatranog fizičke pojave, dok takva ekstrapolacija pokazuje da bi pri apsolutnoj nuli energija toplotnog kretanja molekula i atoma supstance trebala biti jednaka nuli, odnosno haotično kretanje čestica prestaje i one formiraju uređenu strukturu koja zauzima jasnu poziciju na čvorovi kristalne rešetke. Međutim, u stvari, čak i na temperaturi apsolutne nule, ostat će pravilna kretanja čestica koje čine materiju. Preostale oscilacije, kao što su oscilacije nulte tačke, nastaju zbog kvantnih svojstava čestica i fizičkog vakuuma koji ih okružuje.

Trenutno je u fizičkim laboratorijama moguće dobiti temperature koje prelaze apsolutnu nulu za samo nekoliko milionitih delova stepena; postići ga sam, prema zakonima termodinamike, nemoguće je.

Bilješke

Književnost

G. Burmin. Napad na apsolutnu nulu. - M.: "Dječija književnost", 1983.

vidi takođe

Wikimedia fondacija. 2010.

Apsolutna nulta temperatura
Apsolutna nulta temperatura

Pogledajte šta je "Apsolutna nulta temperatura" u drugim rječnicima:

Apsolutna nulta temperatura- Apsolutna nulta temperatura je minimalna temperaturna granica koju fizičko tijelo može imati. Apsolutna nula služi kao početna tačka za apsolutnu temperaturnu skalu, kao što je Kelvinova skala. Na Celzijusovoj skali, apsolutna nula odgovara... ... Wikipediji

APSOLUTNA NULA- APSOLUTNA NULA, temperatura na kojoj sve komponente sistema imaju najmanju količinu energije dozvoljenu zakonima KVANTNE MEHANIKE; nula na Kelvinovoj temperaturnoj skali, ili 273,15°C (459,67° Farenhajta). Na ovoj temperaturi... Naučno-tehnički enciklopedijski rečnik

Apsolutna temperaturna skala

Apsolutna termodinamička temperatura- Haotično toplotno kretanje u ravni gasnih čestica kao što su atomi i molekuli Postoje dve definicije temperature. Jedan sa molekularne kinetičke tačke gledišta, drugi sa termodinamičke tačke gledišta. Temperatura (od latinske temperature vlastita ... ... Wikipedia

Apsolutna temperaturna skala- Haotično toplotno kretanje u ravni gasnih čestica kao što su atomi i molekuli Postoje dve definicije temperature. Jedan sa molekularne kinetičke tačke gledišta, drugi sa termodinamičke tačke gledišta. Temperatura (od latinske temperature vlastita ... ... Wikipedia

Kada vremenska prognoza predviđa temperature blizu nule, ne biste trebali ići na klizalište: led će se otopiti. Za temperaturu topljenja leda se uzima nula stepeni Celzijusa, najčešća temperaturna skala.
Vrlo smo upoznati sa negativnim stepenom Celzijusa - stepenima<ниже нуля>, stepeni hladnoće. Najniža temperatura na Zemlji zabilježena je na Antarktiku: -88,3°C. Izvan Zemlje moguće su još niže temperature: na površini Mjeseca u lunarnu ponoć može dostići -160°C.
Ali proizvoljno niske temperature ne mogu postojati nigdje. Ekstremno niska temperatura - apsolutna nula - odgovara -273,16° na Celzijusovoj skali.
Apsolutna temperaturna skala, Kelvinova skala, potiče od apsolutne nule. Led se topi na 273,16° Kelvina, a voda ključa na 373,16° K. Dakle, stepen K je jednak stepenu C. Ali na Kelvinovoj skali, sve temperature su pozitivne.
Zašto je 0°K granica hladnoće?
Toplina je haotično kretanje atoma i molekula neke supstance. Kada se supstanca ohladi, iz nje se uklanja toplotna energija, a nasumično kretanje čestica je oslabljeno. Na kraju, uz jako hlađenje, termalno<пляска>čestice se gotovo potpuno zaustavljaju. Atomi i molekuli bi se potpuno smrzli na temperaturi koja se uzima kao apsolutna nula. Prema principima kvantne mehanike, na apsolutnoj nuli bi prestalo toplotno kretanje čestica, ali se same čestice ne bi smrzle, jer ne mogu biti u potpunom mirovanju. Stoga, na apsolutnoj nuli, čestice i dalje moraju zadržati neku vrstu kretanja, što se naziva nultom gibanjem.

Međutim, ohladiti supstancu na temperaturu ispod apsolutne nule ideja je jednako besmislena kao, recimo, namjera<идти медленнее, чем стоять на месте>.

Štaviše, čak je i postizanje tačne apsolutne nule gotovo nemoguće. Možete mu se samo približiti. Jer nikako ne možete oduzeti apsolutno svu toplinsku energiju od tvari. Dio toplotne energije ostaje pri najdubljem hlađenju.
Kako postižete ultra niske temperature?
Zamrzavanje tvari je teže nego zagrijavanje. To se može vidjeti čak i iz poređenja dizajna peći i hladnjaka.
U većini kućnih i industrijskih hladnjaka toplina se uklanja isparavanjem posebne tekućine - freona, koja cirkulira kroz metalne cijevi. Tajna je u tome što freon može ostati u tekućem stanju samo na dovoljno niskoj temperaturi. IN rashladna komora Zbog topline komore, zagrijava se i ključa, pretvarajući se u paru. Ali para se komprimira kompresorom, ukapljuje i ulazi u isparivač, nadoknađujući gubitak isparenog freona. Energija se troši za rad kompresora.
U uređajima za duboko hlađenje, nosač hladnoće je ultra-hladna tečnost - tečni helijum. Bezbojan, lagan (8 puta lakši od vode), ključa pod atmosferskim pritiskom na 4,2°K, au vakuumu na 0,7°K. Još nižu temperaturu daje lagani izotop helijuma: 0,3°K.
Postavljanje trajnog helijumskog frižidera je prilično teško. Istraživanje se provodi jednostavno u kupkama s tekućim helijumom. A za ukapljivanje ovog gasa, fizičari koriste različite tehnike. Na primjer, prethodno ohlađeni i komprimirani helij se ekspandira, ispušta kroz tanku rupu u vakuumsku komoru. Istovremeno, temperatura se dalje smanjuje i dio plina se pretvara u tekućinu. Efikasnije je ne samo proširiti ohlađeni plin, već ga i prisiliti da radi - pomaknite klip.
Dobijeni tečni helijum se pohranjuje u posebne termoze - Dewarove boce. Ispostavilo se da je cijena ove vrlo hladne tekućine (jedine koja se ne smrzava na apsolutnoj nuli) prilično visoka. Ipak, tečni helijum se danas sve više koristi, ne samo u nauci, već iu raznim tehničkim uređajima.
Najniže temperature su postignute na drugačiji način. Ispostavilo se da se molekuli nekih soli, na primjer kalijum krom alum, mogu rotirati duž linija magnetske sile. Ova so je prethodno ohlađena tečnim helijumom na 1°K i stavljena u jako magnetno polje. U ovom slučaju, molekuli se rotiraju dalekovodi, a oslobođenu toplotu oduzima tečni helijum. Tada se magnetsko polje naglo uklanja, molekuli se ponovo okreću u različitim smjerovima i troše se

Ovaj rad dovodi do daljeg hlađenja soli. Tako smo dobili temperaturu od 0,001° K. Koristeći u principu sličan metod, koristeći druge supstance, možemo dobiti još nižu temperaturu.
Najniža temperatura do sada na Zemlji je 0,00001°K.

Superfluidnost

Supstanca smrznuta do ultraniskih temperatura u kupkama s tečnim helijumom se primjetno mijenja. Guma postaje lomljiva, olovo postaje tvrdo poput čelika i elastično, mnoge legure povećavaju čvrstoću.

Sam tečni helijum se ponaša na neobičan način. Na temperaturama ispod 2,2°K, poprima svojstvo bez presedana za obične tekućine - superfluidnost: dio potpuno gubi viskozitet i teče kroz najuže pukotine bez ikakvog trenja.
Ovaj fenomen je 1937. godine otkrio sovjetski fizičar akademik P. JI. Kapitsa, objasnio je tada akademik JI. D. Landau.
Ispostavilo se da na ultraniskim temperaturama kvantni zakoni ponašanja materije počinju da imaju primetan efekat. Kao što jedan od ovih zakona nalaže, energija se može prenositi od tijela do tijela samo u dobro definiranim dijelovima - kvantima. U tekućem helijumu ima toliko malo kvanta toplote da ih nema dovoljno za sve atome. Dio tekućine, lišen kvanta topline, ostaje kao na temperaturi apsolutne nule; njeni atomi uopće ne sudjeluju u nasumičnom toplinskom kretanju i ni na koji način ne stupaju u interakciju sa zidovima posude. Ovaj dio (zvao se helijum-H) ima superfluidnost. Kako temperatura opada, helijum-P postaje sve više i više, a na apsolutnoj nuli sav helijum bi se pretvorio u helijum-H.
Superfluidnost je sada detaljno proučavana i čak je bila korisna praktična upotreba: uz njegovu pomoć moguće je odvojiti izotope helijuma.

Superprovodljivost

Blizu apsolutne nule, dešavaju se izuzetno zanimljive promjene u električnim svojstvima nekih materijala.
Godine 1911. holandski fizičar Kamerlingh Onnes napravio je neočekivano otkriće: pokazalo se da na temperaturi od 4,12 ° K električni otpor u živi potpuno nestaje. Merkur postaje superprovodnik. Električna struja inducirana u supravodljivom prstenu ne izumire i može teći gotovo zauvijek.
Iznad takvog prstena, supravodljiva lopta će lebdjeti u zraku i neće pasti, kao iz bajke<гроб Магомета>, jer je njegova gravitacija kompenzirana magnetskim odbijanjem između prstena i lopte. Na kraju krajeva, kontinuirana struja u prstenu će stvoriti magnetsko polje, a ono će, zauzvrat, inducirati električnu struju u kugli i s njom suprotno usmjereno magnetsko polje.
Pored žive, kalaj, olovo, cink i aluminijum imaju supravodljivost blizu apsolutne nule. Ovo svojstvo je pronađeno u 23 elementa i više od stotinu različitih legura i drugih hemijskih jedinjenja.
Temperature na kojima se pojavljuje supravodljivost (kritične temperature) pokrivaju prilično širok raspon - od 0,35° K (hafnij) do 18° K (legura niobijum-kalaj).
Fenomen supravodljivosti, poput super-
fluidnost je detaljno proučavana. Zavisnosti kritičnih temperatura od unutrašnje strukture materijala i spoljašnje magnetsko polje. Razvijena je duboka teorija supravodljivosti (važan doprinos dao je sovjetski naučnik akademik N. N. Bogoljubov).
Suština ovog paradoksalnog fenomena je opet čisto kvantna. Na ultraniskim temperaturama ulaze elektroni

superprovodnici formiraju sistem parno vezanih čestica koje ne mogu osloboditi energiju kristalna rešetka, troše kvante energije za zagrijavanje. Parovi elektrona se kreću kao da se<танцуя>, između<прутьями решетки>- jone i zaobići ih bez sudara i prijenosa energije.
Superprovodljivost se sve više koristi u tehnologiji.
Na primjer, u praksi se koriste supravodljivi solenoidi - zavojnice supravodiča uronjene u tekući helijum. Jednom indukovana struja i, posljedično, magnetsko polje mogu se pohraniti u njima koliko god se želi. Može dostići gigantsku veličinu - preko 100.000 oersteda. U budućnosti će se nesumnjivo pojaviti moćni industrijski supravodljivi uređaji - elektromotori, elektromagneti itd.
U radio elektronici, ultra-osjetljiva pojačala i generatori počinju igrati značajnu ulogu. elektromagnetnih talasa, koji posebno dobro funkcionišu u kupkama sa tečnim helijumom - tu su unutrašnje<шумы>oprema. U tehnologiji elektronskih računara, obećana je briljantna budućnost za supravodljive prekidače male snage - kriotrone (vidi čl.<Пути электроники>).
Nije teško zamisliti koliko bi bilo primamljivo unaprijediti rad ovakvih uređaja u područje viših, pristupačnijih temperatura. Nedavno je otkrivena nada u stvaranje polimernih filmskih supravodiča. Posebna priroda električne provodljivosti u takvim materijalima obećava sjajnu priliku za održavanje supravodljivosti čak i na sobnim temperaturama. Naučnici uporno traže načine da ostvare ovu nadu.

U dubinama zvezda

A sada pogledajmo u carstvo najtoplijeg na svijetu - u dubine zvijezda. Gde temperature dostižu milione stepeni.
Nasumično toplotno kretanje u zvijezdama je toliko intenzivno da cijeli atomi ne mogu postojati tamo: oni su uništeni u bezbrojnim sudarima.
Supstanca koja je tako vruća stoga ne može biti ni čvrsta, ni tečna, ni gasovita. Nalazi se u stanju plazme, odnosno mješavine električno nabijenih<осколков>atomi - atomska jezgra i elektroni.
Plazma je jedinstveno stanje materije. Budući da su njegove čestice električno nabijene, osjetljive su na električne i magnetske sile. Stoga je bliska blizina dva atomska jezgra (one nose pozitivan naboj) rijedak fenomen. Samo pri velikim gustinama i ogromnim temperaturama sudaraju se jedni s drugima atomska jezgra u stanju da se približi. Tada se odvijaju termonuklearne reakcije - izvor energije za zvijezde.
Nama najbliža zvijezda, Sunce, sastoji se uglavnom od vodonične plazme, koja se u utrobi zvijezde zagrijava do 10 miliona stepeni. U takvim uslovima dolazi do bliskih susreta brzih jezgara vodonika - protona, iako retki. Ponekad protoni koji se približe međudjeluju: nakon što su savladali električnu odbojnost, oni padaju u moć diva nuklearne snage privlačnost, brzo<падают>jedno na drugo i spajaju se. Ovdje dolazi do trenutnog restrukturiranja: umjesto dva protona pojavljuju se deuteron (jezgro teškog izotopa vodika), pozitron i neutrino. Oslobođena energija je 0,46 miliona elektron volti (MeV).
Svaki pojedinačni solarni proton može ući u takvu reakciju u prosjeku jednom u 14 milijardi godina. Ali ima toliko protona u utrobi svjetlosti da se tu i tamo dogodi ovaj malo vjerojatan događaj - i naša zvijezda gori svojim ravnomjernim, blistavim plamenom.
Sinteza deuterona samo je prvi korak solarnih termonuklearnih transformacija. Novorođeni deuteron vrlo brzo (u prosjeku nakon 5,7 sekundi) spaja se s drugim protonom. Pojavljuju se lagano jezgro helijuma i gama zrake elektromagnetno zračenje. Oslobađa se 5,48 MeV energije.
Konačno, u proseku, jednom u milion godina, dva laka jezgra helijuma mogu da se konvergiraju i kombinuju. Tada se formira jezgro običnog helijuma (alfa čestica) i dva protona se odvajaju. Oslobađa se 12,85 MeV energije.
Ovo trostepeno<конвейер>termonuklearne reakcije nisu jedine. Postoji još jedan lanac nuklearnih transformacija, onih bržih. Atomska jezgra ugljika i dušika učestvuju u tome (a da se ne troše). Ali u obje opcije, alfa čestice se sintetiziraju iz jezgri vodika. Slikovito rečeno, hidrogenska plazma Sunca<сгорает>, pretvarajući se u<золу>- helijum plazma. A tokom sinteze svakog grama helijum plazme oslobađa se 175 hiljada kWh energije. Odlična količina!
Svake sekunde Sunce emituje 4.1033 erga energije, gubeći 4.1012 g (4 miliona tona) materije na težini. Ali ukupna masa Sunca je 2.1027 tona, što znači da će za milion godina, zahvaljujući zračenju, Sunce<худеет>samo jedan desetmilioniti deo njegove mase. Ove brojke elokventno ilustruju efikasnost termonuklearnih reakcija i gigantsku kalorijsku vrijednost sunčeve energije.<горючего>- vodonik.
Termonuklearna fuzija je očigledno glavni izvor energije za sve zvijezde. Na različitim temperaturama i gustoćama unutrašnjosti zvijezda javljaju se različite vrste reakcija. Konkretno, solarna<зола>-jezgra helijuma - na 100 miliona stepeni ona sama postaje termonuklearna<горючим>. Tada se iz alfa čestica mogu sintetizirati još teže atomske jezgre - ugljik, pa čak i kisik.
Prema mnogim naučnicima, čitava naša Metagalaksija u cjelini je također plod termonuklearne fuzije, koji se odvijao na temperaturi od milijardu stepeni (vidi čl.<Вселенная вчера, сегодня и завтра>).

Prema vještačkom suncu

Izvanredna kalorijska vrijednost termonukleara<горючего>podstakao je naučnike da postignu umjetnu implementaciju reakcija nuklearne fuzije.
<Горючего>- Na našoj planeti ima mnogo izotopa vodonika. Na primjer, superteški vodik tricij može se proizvesti iz metalnog litija u nuklearnim reaktorima. A teški vodonik - deuterijum je dio teške vode, koji se može izdvojiti iz obične vode.
Dao bi teški vodonik ekstrahovan iz dvije čaše obične vode fuzijski reaktor onoliko energije koliko sada proizvodi sagorevanje barela vrhunskog benzina.
Poteškoća je u prethodnom zagrijavanju<горючее>do temperatura na kojima se može zapaliti snažnom termonuklearnom vatrom.
Ovaj problem je prvi put riješen hidrogenskom bombom. Izotopi vodonika tamo se zapaljuju eksplozijom atomska bomba, što je praćeno zagrijavanjem tvari na više desetina miliona stupnjeva. U jednoj verziji hidrogenske bombe, termonuklearno gorivo je hemijsko jedinjenje teški vodonik sa lakim litijumom - laki litijum deuterid. Ovaj bijeli prah, sličan kuhinjskoj soli,<воспламеняясь>od<спички>, koja je atomska bomba, momentalno eksplodira i stvara temperaturu od stotine miliona stepeni.
Da bi se pokrenula mirna termonuklearna reakcija, prvo se mora naučiti kako zagrijati male doze dovoljno guste plazme vodonikovih izotopa na temperature od stotina miliona stepeni bez upotrebe atomske bombe. Ovaj problem je jedan od najtežih u modernoj primijenjenoj fizici. Naučnici širom svijeta rade na tome dugi niz godina.
Već smo rekli da je haotično kretanje čestica ono što stvara zagrijavanje tijela, a prosječna energija njihovog slučajnog kretanja odgovara temperaturi. Zagrijati hladno tijelo znači stvoriti ovaj poremećaj na bilo koji način.
Zamislite dvije grupe trkača koje jure jedna prema drugoj. Tako su se sudarili, pomešali, počela je simpatija i zabuna. Odličan nered!
Na sličan način, fizičari su u početku pokušavali da postignu visoke temperature - sudarajući mlazove gasa visokog pritiska. Plin se zagrijao do 10 hiljada stepeni. Nekada je to bio rekord: temperatura je bila viša nego na površini Sunca.
Ali ovom metodom nemoguće je dalje, prilično sporo, neeksplozivno zagrijavanje plina, jer se toplinski poremećaj trenutno širi u svim smjerovima, zagrijavajući zidove eksperimentalne komore i okolinu. Nastala toplota brzo napušta sistem i nemoguće ga je izolovati.
Ako se mlaznice plina zamijene strujanjima plazme, problem toplinske izolacije ostaje vrlo težak, ali postoji i nada za njegovo rješenje.
Istina, plazma se ne može zaštititi od gubitka topline posudama napravljenim čak ni od najvatrostalnije tvari. U kontaktu sa čvrstim zidovima, vruća plazma se odmah hladi. Ali možete pokušati zadržati i zagrijati plazmu stvaranjem njenog nakupljanja u vakuumu tako da ne dodiruje zidove komore, već visi u praznini, ne dodirujući ništa. Ovdje treba iskoristiti činjenicu da čestice plazme nisu neutralne, kao atomi plina, već električno nabijene. Stoga su prilikom kretanja izloženi magnetnim silama. Postavlja se zadatak: stvoriti magnetsko polje posebne konfiguracije u kojem bi vruća plazma visila kao u vrećici s nevidljivim zidovima.
Najjednostavniji oblik takvog piva nastaje automatski kada se snažni impulsi prođu kroz plazmu električna struja. U isto vrijeme, plazma kabel je orijentiran okolo magnetne sile, koji imaju tendenciju da stisnu kabel. Plazma se odvaja od zidova cijevi za pražnjenje, a na osi kabela u drobljenju čestica temperatura raste do 2 miliona stepeni.
Kod nas su ovakvi eksperimenti izvođeni još 1950. godine pod rukovodstvom akademika JI. A. Artsimovich i M. A. Leontovich.
Drugi pravac eksperimenata je upotreba magnetne boce, koju je 1952. predložio sovjetski fizičar G. I. Budker, sada akademik. Magnetna boca je smeštena u plutenu komoru - cilindričnu vakuumsku komoru opremljenu spoljnim namotajem, koji se kondenzuje na krajevima komore. Struja koja teče kroz namotaj stvara magnetsko polje u komori. Njegove linije polja u srednjem dijelu nalaze se paralelno sa generatrisama cilindra, a na krajevima su komprimirane i formiraju magnetne čepove. Čestice plazme ubrizgane u magnetnu bocu savijaju se oko linija polja i reflektuju se od čepova. Kao rezultat toga, plazma se zadržava u boci neko vrijeme. Ako je energija čestica plazme unesenih u bocu dovoljno visoka i ima ih dovoljno, one stupaju u složene interakcije sila, njihovo prvobitno uređeno kretanje se zbunjuje, postaje neuređeno – temperatura jezgri vodika raste na desetine miliona stepeni.
Dodatno grijanje se postiže elektromagnetnim<ударами>plazmom, kompresijom magnetnog polja, itd. Sada se plazma teških jezgara vodonika zagreva na stotine miliona stepeni. Istina, to se može učiniti na kratko vrijeme ili pri niskoj gustini plazme.
Da bi se pokrenula samoodrživa reakcija, temperatura i gustina plazme moraju se dodatno povećati. To je teško postići. Međutim, problem je, kako su naučnici uvjereni, nesumnjivo rješiv.

G.B. Anfilov

Objavljivanje fotografija i citiranje članaka s naše web stranice na drugim resursima je dozvoljeno pod uvjetom da je naveden link do izvora i fotografija.

APSOLUTNA NULA

APSOLUTNA NULA, temperatura na kojoj sve komponente sistema imaju najmanju količinu energije dozvoljenu zakonima KVANTNE MEHANIKE; nula na Kelvinovoj temperaturnoj skali, ili -273,15°C (-459,67° Farenhajta). Na ovoj temperaturi, entropija sistema je količina energije koja je pogodna za kompletiranje koristan rad, - takođe je jednako nuli, iako ukupna količina energije sistema može biti različita od nule.

Naučno-tehnički enciklopedijski rečnik.

Pogledajte šta je "APSOLUTNA NULA" u drugim rječnicima:

Temperatura je minimalna granica temperature koju fizičko tijelo može imati. Apsolutna nula služi kao početna tačka za apsolutnu temperaturnu skalu, kao što je Kelvinova skala. Na Celzijusovoj skali apsolutna nula odgovara temperaturi od -273 ... Wikipedia

APSOLUTNA NULA TEMPERATURA- početak termodinamičke temperaturne skale; nalazi se na 273,16 K (Kelvin) ispod (vidi) vode, tj. jednako 273,16°C (Celzijus). Apsolutna nula je najniža temperatura u prirodi i praktično nedostižna... Velika politehnička enciklopedija

Ovo je minimalna temperaturna granica koju fizičko tijelo može imati. Apsolutna nula služi kao početna tačka za apsolutnu temperaturnu skalu, kao što je Kelvinova skala. Na Celzijusovoj skali apsolutna nula odgovara temperaturi od -273,15 °C.... ... Wikipedia

Apsolutna nulta temperatura je minimalna temperaturna granica koju fizičko tijelo može imati. Apsolutna nula služi kao početna tačka za apsolutnu temperaturnu skalu, kao što je Kelvinova skala. Na Celzijusovoj skali, apsolutna nula odgovara... ... Wikipediji

Razg. Zanemareno Beznačajna, beznačajna osoba. FSRJ, 288; BTS, 24; ZS 1996, 33 ...

nula- apsolutna nula… Rječnik ruskih idioma

Nula i nula imenica, m., korištena. uporedi često Morfologija: (ne) šta? nula i nula, zašto? nula i nula, (vidi) šta? nula i nula, šta? nula i nula, o čemu? oko nule, nula; pl. Šta? nule i nule, (ne) šta? nule i nule, zašto? nule i nule, (vidim)… … Rječnik Dmitrieva

Apsolutna nula (nula). Razg. Zanemareno Beznačajna, beznačajna osoba. FSRJ, 288; BTS, 24; ZS 1996, 33 V nula. 1. Jarg. oni kazu Šalim se. gvožđe. O jakoj intoksikaciji. Yuganovs, 471; Vakhitov 2003, 22. 2. Zharg. muzika Tačno, u potpunosti u skladu sa ... ... Veliki rječnik Ruske izreke

apsolutno- apsolutni apsurd, apsolutni autoritet, apsolutna besprijekornost, apsolutni nered, apsolutna fikcija, apsolutni imunitet, apsolutni lider, apsolutni minimum, apsolutni monarh, apsolutni moral, apsolutna nula… Rječnik ruskih idioma

Knjige

Apsolutna nula, Apsolutni Pavel. Život svih kreacija ludog naučnika rase Nes je veoma kratak. Ali sljedeći eksperiment ima šansu da postoji. Šta ga čeka ispred...

- 48.67 Kb

Federalna državna budžetska obrazovna ustanova visokog stručnog obrazovanja

"Voroneški državni pedagoški univerzitet"

Katedra za opštu fiziku

na temu: “Apsolutna nulta temperatura”

Završio: student 1. godine FMF,

PI, Kondratenko Irina Aleksandrovna

Provjerava: asistent Opšteg odjeljenja

fizičari Afonin G.V.

Voronjež-2013

Uvod…………………………………………………………………. 3

1.Apsolutna nula………………………………………………4

2.Istorija…………………………………………………………6

3. Fenomeni uočeni blizu apsolutne nule………..9

Zaključak………………………………………………………………… 11

Spisak korišćene literature……………………………..12

Uvod

Dugi niz godina istraživači su napredovali ka apsolutnoj nulti temperaturi. Kao što je poznato, temperatura jednaka apsolutnoj nuli karakteriše osnovno stanje sistema mnogih čestica - stanje sa najnižom mogućom energijom, pri kojem atomi i molekuli vrše takozvane „nulte“ vibracije. Dakle, duboko hlađenje blizu apsolutne nule (vjeruje se da je sama apsolutna nula u praksi nedostižna) otvara neograničene mogućnosti za proučavanje svojstava materije.

1. Apsolutna nula

Apsolutna nulta temperatura (rjeđe, apsolutna nula temperatura) je minimalna granica temperature koju fizičko tijelo u Univerzumu može imati. Apsolutna nula služi kao ishodište apsolutne temperaturne skale, kao što je Kelvinova skala. 1954. godine X Generalna konferencija za utege i mjere uspostavila je termodinamičku temperaturnu skalu s jednom referentnom tačkom - trostrukom tačkom vode, čija je temperatura uzeta kao 273,16 K (tačno), što odgovara 0,01 °C, tako da na Celzijusovoj skali temperatura odgovara apsolutnoj nuli -273,15 °C.

U okviru primenljivosti termodinamike, apsolutna nula je u praksi nedostižna. Njegovo postojanje i položaj na temperaturnoj skali proizilazi iz ekstrapolacije posmatranih fizičkih pojava, a takva ekstrapolacija pokazuje da bi na apsolutnoj nuli energija toplotnog kretanja molekula i atoma supstance trebala biti jednaka nuli, odnosno haotično kretanje čestica. zaustavlja i formiraju uređenu strukturu, zauzimajući čistu poziciju na čvorovima kristalne rešetke (tečni helijum je izuzetak). Međutim, sa stanovišta kvantne fizike, i na temperaturi apsolutne nule, postoje nulte oscilacije, koje su uzrokovane kvantnim svojstvima čestica i fizičkim vakuumom koji ih okružuje.

Kako temperatura sistema teži apsolutnoj nuli, njegova entropija, toplotni kapacitet i koeficijent toplotnog širenja takođe teže nuli, a haotično kretanje čestica koje čine sistem prestaje. Jednom riječju, supstanca postaje supersupstanca sa supravodljivošću i superfluidnošću.

Apsolutna nulta temperatura je nedostižna u praksi, a dobijanje temperatura ekstremno blizu njoj predstavlja složen eksperimentalni problem, ali su već dobijene temperature koje su samo milioniti deo stepena udaljene od apsolutne nule. .

Nađimo vrijednost apsolutne nule na Celzijusovoj skali, izjednačavajući volumen V sa nulom i uzimajući u obzir da

Stoga je temperatura apsolutne nule -273°C.

Ovo je ekstremna, najniža temperatura u prirodi, taj „najveći ili poslednji stepen hladnoće“, čije je postojanje predvideo Lomonosov.

Fig.1. Apsolutna i Celzijeva skala

Jedinica apsolutna temperatura u SI sistemu naziva se kelvin (skraćeno K). Dakle, jedan stepen na Celzijusovoj skali jednak je jednom stepenu na Kelvinovoj skali: 1 °C = 1 K.

Dakle, apsolutna temperatura je derivirana veličina koja ovisi o Celzijusovoj temperaturi i eksperimentalno utvrđenoj vrijednosti a. Međutim, to je od fundamentalnog značaja.

Sa stanovišta molekularne kinetičke teorije, apsolutna temperatura je povezana sa prosječnom kinetičkom energijom haotičnog kretanja atoma ili molekula. Pri T = 0 K, termičko kretanje molekula prestaje.

2. Istorija

Fizički koncept “apsolutne nulte temperature” je veoma važan za savremenu nauku. bitan: s njim je usko vezan koncept supravodljivosti, čije je otkriće izazvalo pravu senzaciju u drugoj polovini dvadesetog veka.

Da biste razumjeli šta je apsolutna nula, trebali biste se obratiti radovima poznatih fizičara kao što su G. Fahrenheit, A. Celsius, J. Gay-Lussac i W. Thomson. Oni su odigrali ključnu ulogu u stvaranju glavnih temperaturnih skala koje se i danas koriste.

Prvi koji je predložio svoju temperaturnu skalu bio je njemački fizičar G. Fahrenheit 1714. godine. Istovremeno, temperatura mješavine, koja je uključivala snijeg i amonijak, uzeta je kao apsolutna nula, odnosno kao najniža tačka ove skale. Sljedeći važan pokazatelj bila je normalna temperatura ljudskog tijela, koja je postala jednaka 1000. Prema tome, svaka podjela ove skale nazvana je „stepen Farenhajta“, a sama skala „Farenhajtova skala“.

30 godina kasnije, švedski astronom A. Celsius je predložio sopstvenu temperaturnu skalu, gde su glavne tačke bile temperatura topljenja leda i tačka ključanja vode. Ova skala je nazvana „Celzijeva skala“ i još uvijek je popularna u većini zemalja svijeta, uključujući i Rusiju.

Godine 1802, dok je izvodio svoje čuvene eksperimente, francuski naučnik J. Gay-Lussac otkrio je da zapremina gasa pri konstantnom pritisku direktno zavisi od temperature. Ali najzanimljivije je bilo da kada se temperatura promijeni za 10 Celzijusa, volumen plina se povećava ili smanjuje za istu količinu. Nakon što je napravio potrebne proračune, Gay-Lussac je otkrio da je ta vrijednost jednaka 1/273 zapremine gasa. Ovaj zakon je doveo do očiglednog zaključka: temperatura jednaka -273°C je najniža temperatura, čak i ako joj se približite, nemoguće je postići. Upravo se ta temperatura naziva "temperatura apsolutne nule". Štaviše, apsolutna nula je postala polazna tačka za kreiranje apsolutne temperaturne skale, Aktivno učešće kojem je prisustvovao engleski fizičar W. Thomson, također poznat kao Lord Kelvin. Njegovo glavno istraživanje odnosilo se na dokazivanje da se nijedno tijelo u prirodi ne može ohladiti ispod apsolutne nule. Istovremeno je aktivno koristio drugi zakon termodinamike, pa se apsolutna temperaturna skala koju je uveo 1848. počela zvati termodinamička ili „Kelvinova skala“. U narednim godinama i decenijama, samo je numeričko pojašnjenje koncepta dogodila se “apsolutna nula”.

Fig.2. Odnos između temperaturnih skala Farenhajta (F), Celzijusa (C) i Kelvina (K).

Također je vrijedno napomenuti da apsolutna nula igra vrlo važnu ulogu u SI sistemu. Stvar je u tome da je 1960. godine, na narednoj Generalnoj konferenciji o utezima i mjerama, jedinica termodinamičke temperature - kelvin - postala jedna od šest osnovnih mjernih jedinica. Istovremeno, posebno je propisano da jedan stepen Kelvina

je numerički jednak jednom stepenu Celzijusa, ali se referentna tačka "u Kelvinima" obično smatra apsolutnom nulom.

Glavno fizičko značenje apsolutne nule je da, prema osnovnim fizičkim zakonima, na takvoj temperaturi energija kretanja elementarne čestice, kao što su atomi i molekuli, jednaka je nuli i u tom slučaju svako haotično kretanje tih istih čestica treba prestati. Na temperaturi jednakoj apsolutnoj nuli, atomi i molekuli moraju zauzeti jasnu poziciju u glavnim tačkama kristalne rešetke, formirajući uređen sistem.

Danas, koristeći specijalnu opremu, naučnici su uspeli da dobiju temperature samo nekoliko delova na milion iznad apsolutne nule. Samu ovu vrijednost je fizički nemoguće postići zbog drugog zakona termodinamike.

3. Fenomeni uočeni blizu apsolutne nule

Na temperaturama blizu apsolutne nule, čisto kvantni efekti se mogu posmatrati na makroskopskom nivou, kao što su:

1.Supervodljivost je svojstvo nekih materijala da imaju striktno nulti električni otpor kada dostignu temperaturu ispod određene vrijednosti ( kritična temperatura). Poznato je nekoliko stotina spojeva, čistih elemenata, legura i keramike koji prelaze u supravodljivo stanje.

Superprovodljivost je kvantni fenomen. Također je karakteriziran Meissnerovim efektom, koji se sastoji u potpunom pomicanju magnetskog polja iz volumena supravodiča. Postojanje ovog efekta pokazuje da se supravodljivost ne može opisati jednostavno kao idealna provodljivost u klasičnom smislu. Otvaranje 1986-1993. jedan broj visokotemperaturnih supraprovodnika (HTSC) daleko je pomaknuo temperaturnu granicu supravodljivosti i omogućio praktičnu upotrebu supravodljivih materijala ne samo na temperaturi tekućeg helijuma (4,2 K), već i na tački ključanja tečnosti azot (77 K), mnogo jeftinija kriogena tečnost.

2. Superfluidnost – sposobnost supstance u posebnom stanju (kvantna tečnost), koja nastaje kada temperatura padne na apsolutnu nulu (termodinamička faza), da teče kroz uske proreze i kapilare bez trenja. Donedavno je superfluidnost bila poznata samo po tečnom helijumu, ali u poslednjih godina superfluidnost je otkrivena i u drugim sistemima: u razređenim atomskim Bose kondenzatima i čvrstom helijumu.

Superfluidnost se objašnjava na sljedeći način. Budući da su atomi helijuma bozoni, kvantna mehanika dozvoljava da proizvoljan broj čestica bude u istom stanju. Temperature blizu apsolutne nule, svi atomi helijuma su u osnovnom energetskom stanju. Pošto je energija stanja diskretna, atom može primiti ne bilo koju energiju, već samo onu koja je jednaka energetskom jazu između susjednih energetskih nivoa. Ali pri niskim temperaturama energija sudara može biti manja od ove vrijednosti, zbog čega se jednostavno neće dogoditi disipacija energije. Tečnost će teći bez trenja.

3. Bose – Ajnštajnov kondenzat – stanje agregacije materije, čiju osnovu čine bozoni, ohlađeni na temperature blizu apsolutne nule (manje od milionitog dela stepena iznad apsolutne nule). U ovako vrlo cool stanju, to je dovoljno veliki broj atomi se nalaze u svojim minimalnim mogućim kvantnim stanjima i kvantni efekti počinju da se manifestuju na makroskopskom nivou.

Zaključak

Proučavanje svojstava materije blizu apsolutne nule je od velikog interesa za nauku i tehnologiju.

Mnoga svojstva tvari, prikrivena na sobnoj temperaturi toplinskim fenomenima (na primjer, termalni šum), počinju da postaju sve očiglednija kako temperatura pada, što omogućava proučavanje u njihovom čistom obliku obrazaca i veza svojstvenih datom supstance. Istraživanja u oblasti niskih temperatura omogućila su otkrivanje mnogih novih prirodnih fenomena, kao što su superfluidnost helijuma i supravodljivost metala.

Na niskim temperaturama svojstva materijala se dramatično mijenjaju. Neki metali povećavaju svoju snagu i postaju duktilni, dok drugi postaju krti, poput stakla.

Proučavanje fizičko-hemijskih svojstava na niskim temperaturama omogućit će u budućnosti stvaranje novih tvari sa unaprijed određenim svojstvima. Sve je to vrlo vrijedno za dizajn i stvaranje svemirskih letjelica, stanica i instrumenata.

Poznato je da je tokom radarskih proučavanja kosmičkih tijela primljeni radio signal vrlo mali i teško ga je razlikovati od raznih šuma. Nedavno stvoreni molekularni oscilatori i pojačala od strane naučnika rade na veoma niskim temperaturama i stoga imaju veoma nizak nivo buke.

Električna i magnetna svojstva metala, poluvodiča i dielektrika pri niskoj temperaturi omogućavaju razvoj fundamentalno novih mikroskopskih radio uređaja.

Ultraniske temperature se koriste za stvaranje vakuuma potrebnog, na primjer, za rad ogromnih akceleratora nuklearnih čestica.

Bibliografija

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

Kratki opis

Nauka

Donedavno se smatralo da je najhladnija temperatura koju je fizičko tijelo moglo imati "apsolutna nula" na Kelvinovoj skali. Odgovara −273,15 stepeni Celzijusa ili -460 stepeni Farenhajta.

Sada su fizičari iz Njemačke uspjeli da dostignu temperature ispod apsolutne nule. Ovakvo otkriće će pomoći naučnicima da shvate fenomene kao što su tamna energija i stvaraju nove oblike materije.

Apsolutna nulta temperatura

Sredinom 19. vijeka, britanski fizičar Lord Kelvin stvorio je apsolutnu temperaturnu skalu i utvrdio je ništa ne može biti hladnije od apsolutne nule. Kada su čestice na temperaturi apsolutne nule, one prestaju da se kreću i nemaju energiju.

Temperatura objekta je mjera koliko se atomi kreću. Što je predmet hladniji, to se atomi sporije kreću. Na apsolutnoj nuli, ili -273,15 stepeni Celzijusa, atomi prestaju da se kreću.

U 1950-im, fizičari su počeli tvrditi da čestice ne gube uvijek energiju na apsolutnoj nuli.

Naučnici iz Univerzitet Ludwig Maximilian u Minhenu i Institut Max Planck za kvantnu optiku plin je stvoren u Garchingu, koji je postao hladnije od apsolutne nule za nekoliko nanokelvina.

Oni su ohladili oko 100.000 atoma na temperaturu od nekoliko nanokelvina (nanokelvin je milijardu kelvina) i koristili mrežu laserskih zraka i magnetnih polja kako bi kontrolirali ponašanje atoma i gurnuli ih na novu temperaturnu granicu.

Najviša temperatura

Ako se najniža moguća temperatura smatra apsolutnom nulom, koja se onda temperatura može smatrati njenom suprotnošću - najvišom temperaturom? Prema kosmološki modeli, najviša moguća temperatura je Plankova temperatura, koja odgovara 1,416785(71)x1032 kelvina (141 nonilion 679 oktilion stepeni).

Naš univerzum je već prošao kroz Planckovu temperaturu. Ovo se dogodilo 10^-42 sekunde kasnije veliki prasak kada se rodio Univerzum.

Najniža temperatura na Zemlji

Najniža temperatura na Zemlji zabilježena je 21. jula 1983. godine na stanici Vostok na Antarktiku, a bila je -89,2 stepena Celzijusa.

Stanica Vostok je najhladnije stalno naseljeno mjesto na Zemlji. Osnovala ga je Rusija 1957. godine i nalazi se na nadmorskoj visini od 3488 metara.

Najviša temperatura na Zemlji

Najviša temperatura na Zemlji zabilježena je 10. jula 1913. godine u Dolini smrti u Kaliforniji i bila je 56,7 stepeni Celzijusa.

Prethodni rekord najviše visoke temperature svijeta u gradu Al-Aziziya u Libiji, koja je iznosila 57,7 stepeni Celzijusa, opovrgnuta Svjetska meteorološka organizacija zbog nepouzdanih podataka.