Mutlak sıcaklık sıfır, sıfırın altında 273,15 santigrat dereceye, sıfırın altında 459,67 Fahrenheit'e karşılık gelir. Kelvin sıcaklık ölçeği için bu sıcaklığın kendisi sıfır işaretidir.

Mutlak sıfır sıcaklığın özü

Mutlak sıfır kavramı sıcaklığın özünden gelir. Veren herhangi bir vücut dış çevre sırasında . Aynı zamanda vücut ısısı da azalır, yani. daha az enerji kalır. Teorik olarak bu süreç, enerji miktarı vücudun artık onu veremeyeceği bir minimum seviyeye ulaşana kadar devam edebilir.
Böyle bir fikrin uzak bir habercisi zaten M.V. Büyük Rus bilim adamı ısıyı “dönme” hareketi ile açıkladı. Sonuç olarak, maksimum soğuma derecesi bu tür hareketlerin tamamen durmasıdır.

İle modern fikirler, mutlak sıfır sıcaklık - moleküllerin mümkün olan en düşük enerji seviyesine sahip olduğu sıcaklık. Daha az enerjiyle, yani. daha düşük bir sıcaklıkta hiçbir fiziksel beden var olamaz.

Teori ve pratik

Mutlak sıfır sıcaklık teorik bir kavramdır; pratikte, prensipte, en gelişmiş ekipmanlara sahip bilimsel laboratuvarlarda bile bunu başarmak imkansızdır. Ancak bilim insanları, maddeyi mutlak sıfıra yakın çok düşük sıcaklıklara kadar soğutmayı başarıyorlar.

Bu sıcaklıklarda maddeler normal şartlarda sahip olamayacakları şaşırtıcı özellikler kazanırlar. Sıvıya yakın bir durumda olduğu için "canlı gümüş" olarak adlandırılan cıva, bu sıcaklıkta çivi çakılabilecek kadar katı hale gelir. Bazı metaller cam gibi kırılgan hale gelir. Kauçuk da aynı derecede sertleşir. Mutlak sıfıra yakın sıcaklıktaki kauçuk bir nesneye çekiçle vurursanız cam gibi kırılır.

Özelliklerdeki bu değişiklik aynı zamanda ısının doğasıyla da ilişkilidir. Fiziksel bedenin sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, moleküller o kadar yoğun ve kaotik hareket eder. Sıcaklık düştükçe hareket yoğunluğu azalır ve yapı daha düzenli hale gelir. Yani gaz sıvıya, sıvı da katıya dönüşür. Düzenin nihai düzeyi kristal yapıdır. Ultra düşük sıcaklıklarda, kauçuk gibi normalde şekilsiz kalan maddeler bile bu özelliği kazanır.

Metallerde de ilginç olaylar meydana gelir. Kristal kafesin atomları daha az genlikle titreşir, elektron saçılması azalır ve dolayısıyla elektriksel direnç düşer. Metal, elde edilmesi zor olmasına rağmen pratik uygulaması çok cazip görünen süper iletkenlik kazanıyor.

Kaynaklar:

• Livanova A. Düşük sıcaklıklar, mutlak sıfır ve kuantum mekaniği

Vücut– maddenin veya maddenin varoluş biçimi anlamına gelen fizikteki temel kavramlardan biridir. Bu, hacim ve kütle ile, bazen de başka parametrelerle karakterize edilen maddi bir nesnedir. Fiziksel beden diğer bedenlerden bir sınırla açıkça ayrılmıştır. Fiziksel bedenlerin birkaç özel türü vardır; bunların listelenmesi bir sınıflandırma olarak anlaşılmamalıdır.

Mekanikte fiziksel bir cisim çoğunlukla maddi bir nokta olarak anlaşılır. Bu, temel özelliği, belirli bir sorunu çözmek için vücudun gerçek boyutlarının ihmal edilebilmesi olan bir tür soyutlamadır. Başka bir deyişle maddi nokta, boyutları, şekli ve benzeri özellikleri olan, ancak mevcut sorunun çözümü açısından önemli olmayan çok özel bir cisimdir. Örneğin yolun belirli bir bölümündeki bir nesneyi saymanız gerekiyorsa, sorunu çözerken nesnenin uzunluğunu tamamen göz ardı edebilirsiniz. Mekaniğin dikkate aldığı diğer bir fiziksel beden türü ise kesinlikle katı bir cisimdir. Böyle bir cismin mekaniği maddi bir noktanın mekaniği ile tamamen aynıdır, fakat ayrıca başka özelliklere de sahiptir. Tamamen rijit bir cisim noktalardan oluşur ancak cismin maruz kaldığı yükler altında ne aralarındaki mesafe ne de kütle dağılımı değişir. Bu, deforme olamayacağı anlamına gelir. Kesinlikle katı bir cismin konumunu belirlemek için, ona bağlı, genellikle Kartezyen bir koordinat sistemi belirlemek yeterlidir. Çoğu durumda kütle merkezi aynı zamanda koordinat sisteminin de merkezidir. Kesinlikle katı bir cisim yoktur, ancak birçok problemi çözmek için böyle bir soyutlama çok uygundur, ancak göreceli mekanikte dikkate alınmasa da, hızı ışık hızıyla karşılaştırılabilir olan hareketlerde bu model iç çelişkiler gösterir. Kesinlikle katı bir cismin zıttı deforme olabilen bir cisimdir,

Mutlak sıfır sıcaklık

İdeal bir gazın hacminin sıfıra eşit olduğu sınırlayıcı sıcaklık şu şekilde alınır: mutlak sıfır sıcaklık.

Celsius ölçeğinde mutlak sıfırın değerini bulalım.
Hacmin eşitlenmesi V formül (3.1)'de sıfır ve bunu dikkate alarak

.

Dolayısıyla mutlak sıfır sıcaklığı

T= –273 °C. 2

Bu, Lomonosov'un varlığını tahmin ettiği, doğadaki en aşırı, en düşük sıcaklık, "en büyük veya son derece soğuktur".

Dünyadaki en yüksek sıcaklıklar (yüz milyonlarca derece), termonükleer bombaların patlaması sırasında elde edilir. Hatta bazı yıldızların iç bölgeleri için daha yüksek sıcaklıklar tipiktir.

2Mutlak sıfırın daha doğru değeri: –273,15 °C.

Kelvin ölçeği

İngiliz bilim adamı W. Kelvin tanıttı mutlak ölçek sıcaklıklar Kelvin ölçeğinde sıfır sıcaklık mutlak sıfıra karşılık gelir ve bu ölçekteki sıcaklık birimi Celsius ölçeğinde bir dereceye eşittir. mutlak sıcaklık T formülle Santigrat ölçeğindeki sıcaklıkla ilişkilidir

T = t + 273. (3.2)

Şek. 3.2 karşılaştırma için mutlak ölçeği ve Santigrat ölçeğini gösterir.

Mutlak sıcaklığın SI birimine denir Kelvin(K olarak kısaltılmıştır). Bu nedenle Celsius ölçeğindeki bir derece, Kelvin ölçeğindeki bir dereceye eşittir:

Dolayısıyla, formül (3.2) ile verilen tanıma göre mutlak sıcaklık, Celsius sıcaklığına ve a'nın deneysel olarak belirlenen değerine bağlı olan türetilmiş bir miktardır.

Okuyucu: Mutlak sıcaklığın fiziksel anlamı nedir?

(3.1) ifadesini formda yazalım.

.

Kelvin ölçeğindeki sıcaklığın Celsius ölçeğindeki sıcaklıkla şu ilişkiyle ilişkili olduğunu düşünürsek: T = t + 273, şunu elde ederiz

Nerede T 0 = 273 K veya

Bu ilişki keyfi sıcaklık için geçerli olduğundan T O halde Gay-Lussac yasası şu şekilde formüle edilebilir:

p = const'taki belirli bir gaz kütlesi için aşağıdaki ilişki geçerlidir:

Görev 3.1. sıcaklıkta T 1 = 300 K gaz hacmi V 1 = 5,0 l. Aynı basınç ve sıcaklıkta gazın hacmini belirleyin T= 400 K.

DURMAK! Kendiniz karar verin: A1, B6, C2.

Sorun 3.2.İzobarik ısıtma sırasında havanın hacmi %1 arttı. Mutlak sıcaklık yüzde kaç arttı?

= 0,01.

Cevap: 1 %.

Ortaya çıkan formülü hatırlayalım

DURMAK! Kendiniz karar verin: A2, A3, B1, B5.

Charles Yasası

Fransız bilim adamı Charles deneysel olarak, bir gazın hacmi sabit kalacak şekilde ısıtılırsa gazın basıncının artacağını tespit etti. Basıncın sıcaklığa bağımlılığı şu şekildedir:

R(T) = P 0 (1 + b T), (3.6)

Nerede R(T) – sıcaklıktaki basınç T°C; R 0 – 0 °C'de basınç; b, tüm gazlar için aynı olan basınç sıcaklık katsayısıdır: 1/K.

Okuyucu:Şaşırtıcı bir şekilde, basınç b'nin sıcaklık katsayısı, hacimsel genleşmenin sıcaklık katsayısı a'ya tam olarak eşittir!

Hacmi belli olan bir gaz kütlesini ele alalım. V 0 sıcaklıkta T 0 ve basınç R 0. İlk kez gaz basıncını sabit tutarak onu belirli bir sıcaklığa kadar ısıtıyoruz. T 1. O zaman gazın bir hacmi olacak V 1 = V 0 (1 + bir T) ve basınç R 0 .

İkinci kez gazın hacmini sabit tutarak onu aynı sıcaklığa ısıtıyoruz. T 1. O zaman gazın basıncı olacaktır R 1 = R 0 (1 + b T) ve hacim V 0 .

Her iki durumda da gaz sıcaklığı aynı olduğundan Boyle-Mariotte yasası geçerlidir:

P 0 V 1 = P 1 V 0 Þ R 0 V 0 (1 + bir T) = R 0 (1 + b T)V 0 Þ

1 + a t = 1 + b T a = b.

Dolayısıyla a = b olması şaşırtıcı değil, hayır!

Charles yasasını şu şekilde yeniden yazalım:

.

Bunu göz önünde bulundurarak T = T°С + 273 °С, T 0 = 273 °C, şunu elde ederiz:

Sizce evrenimizdeki en soğuk yer neresidir? Bugün burası Dünya. Örneğin Ay'ın yüzey sıcaklığı -227 santigrat derece, etrafımızı saran boşluğun sıcaklığı ise sıfırın altında 265 derecedir. Bununla birlikte, Dünya'daki bir laboratuvarda, bir kişi, ultra düşük sıcaklıklardaki malzemelerin özelliklerini incelemek için çok daha düşük sıcaklıklara ulaşabilir. Aşırı soğumaya maruz kalan malzemeler, bireysel atomlar ve hatta ışık, olağandışı özellikler sergilemeye başlar.

Bu türden ilk deney, 20. yüzyılın başında, cıvanın elektriksel özelliklerini ultra düşük sıcaklıklarda inceleyen fizikçiler tarafından gerçekleştirildi. -262 santigrat derecede cıva süperiletken özellikler sergilemeye başlar ve elektrik akımına karşı direnci neredeyse sıfıra indirir. Daha sonraki deneyler, katı bölmelerden ve kapalı kaplardan maddenin "sızıntısı" olarak ifade edilen süper akışkanlık da dahil olmak üzere, soğutulmuş malzemelerin diğer ilginç özelliklerini de ortaya çıkardı.

Bilim, ulaşılabilir en düşük sıcaklığı belirledi - eksi 273,15 santigrat derece, ancak pratikte böyle bir sıcaklığa ulaşılamaz. Uygulamada sıcaklık, bir nesnenin içerdiği enerjinin yaklaşık bir ölçüsüdür; dolayısıyla mutlak sıfır, vücudun hiçbir şey yaymadığını ve o nesneden hiçbir enerji çıkarılamayacağını gösterir. Ancak buna rağmen bilim insanları mutlak sıfır sıcaklığa olabildiğince yaklaşmaya çalışıyor; mevcut rekor 2003 yılında Massachusetts Teknoloji Enstitüsü laboratuvarında kırılmıştı. Bilim insanları mutlak sıfıra yalnızca bir derecenin 810 milyarda biri kadar yakın. Güçlü bir manyetik alan tarafından yerinde tutulan bir sodyum atomu bulutunu soğuttular.

Görünüşe göre bu tür deneylerin pratik anlamı nedir? Araştırmacıların, maddenin özel bir hali olan Bose-Einstein yoğunlaşması gibi bir kavramla ilgilendikleri ortaya çıktı - gaz, katı veya sıvı değil, sadece aynı kuantum durumuna sahip bir atom bulutu. Maddenin bu formu 1925 yılında Einstein ve Hintli fizikçi Satyendra Bose tarafından tahmin edilmiş ve ancak 70 yıl sonra elde edilebilmişti. Maddenin bu haline ulaşan bilim adamlarından biri de keşfinden dolayı ödül alan Wolfgang Ketterle'dir. Nobel Ödülü fizik alanında.

Bose-Einstein yoğunlaşmalarının (BEC'ler) dikkat çekici özelliklerinden biri, ışık ışınlarının hareketini kontrol edebilme yeteneğidir. Boşlukta ışık saniyede 300.000 km hızla hareket eder ve bu, Evrende ulaşılabilecek maksimum hızdır. Ancak ışık boşlukta değil de maddenin içinde yol alıyorsa daha yavaş ilerleyebilir. KBE'nin yardımıyla ışığın hareketini düşük hızlara kadar yavaşlatabilir, hatta durdurabilirsiniz. Yoğuşmanın sıcaklığı ve yoğunluğu nedeniyle ışık emisyonu yavaşlar ve "yakalanabilir" ve doğrudan elektrik akımına dönüştürülebilir. Bu akım başka bir CBE bulutuna aktarılabilir ve tekrar ışık radyasyonuna dönüştürülebilir. Bu yetenek telekomünikasyon ve bilgi işlem alanlarında yüksek talep görmektedir. Burada biraz anlamıyorum - sonuçta, ışık dalgalarını elektriğe dönüştüren ve bunun tersini yapan cihazlar ZATEN mevcut... Görünüşe göre, CBE kullanımı bu dönüşümün daha hızlı ve daha doğru bir şekilde gerçekleştirilmesine izin veriyor.

Bilim adamlarının mutlak sıfıra ulaşma konusunda bu kadar istekli olmalarının nedenlerinden biri, evrenimizde neler olup bittiğini, evrenimizde hangi termodinamik yasaların geçerli olduğunu anlama çabasıdır. Aynı zamanda araştırmacılar, bir atomdan tüm enerjiyi sonuna kadar çıkarmanın pratikte ulaşılamaz olduğunu anlıyorlar.

Mutlak sıfır nedir (genellikle sıfır)? Bu sıcaklık gerçekten Evrenin herhangi bir yerinde var mı? Herhangi bir şeyi mutlak sıfıra kadar soğutabilir miyiz? gerçek hayat? Soğuk hava dalgasını yenmenin mümkün olup olmadığını merak ediyorsanız hadi soğuk havanın en uzak noktalarını keşfedelim...

Mutlak sıfır nedir (genellikle sıfır)? Bu sıcaklık gerçekten Evrenin herhangi bir yerinde var mı? Gerçek hayatta her şeyi mutlak sıfıra kadar soğutabilir miyiz? Soğuk hava dalgasını yenmenin mümkün olup olmadığını merak ediyorsanız hadi soğuk havanın en uzak noktalarını keşfedelim...

Fizikçi olmasanız bile muhtemelen sıcaklık kavramına aşinasınızdır. Sıcaklık, bir malzemenin iç rastgele enerjisinin miktarının bir ölçüsüdür. "İç" kelimesi çok önemlidir. Bir kartopu atın ve ana hareket oldukça hızlı olmasına rağmen kartopu oldukça soğuk kalacaktır. Öte yandan, bir odanın içinde uçuşan hava moleküllerine baktığınızda, sıradan bir oksijen molekülünün saatte binlerce kilometre hızla kavrulduğunu görürsünüz.

Teknik detaylar söz konusu olduğunda genellikle sessiz kalırız, bu nedenle sadece uzmanlar için sıcaklığın söylediğimizden biraz daha karmaşık olduğunu belirtelim. Sıcaklığın gerçek tanımı, her bir entropi birimi (daha açık bir ifadeyle düzensizlik) için ne kadar enerji harcamanız gerektiğini içerir. Ancak incelikleri bir kenara bırakalım ve buzdaki rastgele hava veya su moleküllerinin sıcaklık düştükçe giderek daha yavaş hareket edeceği veya titreşeceği gerçeğine odaklanalım.

Mutlak sıfır- bu -273,15 santigrat derece, -459,67 Fahrenheit ve sadece 0 Kelvin sıcaklıktır. İşte bu nokta termal hareket tamamen durur.

Her şey durur mu?

Konunun klasik değerlendirmesinde her şey mutlak sıfırda durur, ancak tam da bu anda kuantum mekaniğinin korkunç yüzü köşeden dışarı bakmaktadır. Kuantum mekaniğinin birkaç fizikçinin kanını bozan tahminlerinden biri, bir parçacığın tam konumunu veya momentumunu asla mükemmel bir kesinlikle ölçemeyeceğinizdir. Bu Heisenberg belirsizlik ilkesi olarak bilinir.

Kapalı bir odayı mutlak sıfıra kadar soğutabilseydiniz, tuhaf şeyler olurdu (bu konuya daha sonra değineceğim). Hava basıncı neredeyse sıfıra düşecek ve hava basıncı genellikle yer çekimine karşı çıktığı için hava zeminde çok ince bir tabaka halinde çökecektir.

Ama yine de, eğer tek tek molekülleri ölçebilirseniz, ilginç bir şey bulacaksınız: biraz titreşiyorlar ve dönüyorlar. kuantum belirsizliği işte. İ'leri noktalamak gerekirse, karbondioksit moleküllerinin dönüşünü mutlak sıfırda ölçerseniz, oksijen atomlarının karbonun etrafında saatte birkaç kilometre hızla, düşündüğünüzden çok daha hızlı uçtuğunu göreceksiniz.

Konuşma çıkmaza giriyor. Kuantum dünyasından bahsettiğimizde hareket anlamını yitiriyor. Bu ölçeklerde her şey belirsizlikle tanımlanır, yani parçacıklar durağan değildir; sadece onları asla durağanmış gibi ölçemezsiniz.

Ne kadar aşağıya inebilirsin?

Mutlak sıfıra ulaşma çabası, temelde ışık hızına ulaşma çabasıyla aynı sorunlarla karşı karşıyadır. Işık hızına ulaşmak sonsuz miktarda enerji gerektirir; mutlak sıfıra ulaşmak ise sonsuz miktarda ısının çekilmesini gerektirir. Bu süreçlerin her ikisi de imkansızdır.

Gerçek mutlak sıfır durumuna henüz ulaşmamış olmamıza rağmen, buna çok yakınız (her ne kadar bu durumda "çok" çok gevşek bir kavram olsa da; bir çocuk şarkısı gibi: iki, üç, dört, dört ve a yarısı, dördü bir ipte, dördü bir kıl genişliğinde, beş). Dünya üzerinde kaydedilen en soğuk sıcaklık 1983 yılında -89,15 santigrat derece (184K) ile Antarktika'da kaydedildi.

Tabii çocukça serinlemek istiyorsanız uzayın derinliklerine dalmanız gerekiyor. Tüm evren, uzayın en boş bölgelerinde, Büyük Patlama'dan gelen radyasyonun kalıntılarıyla yıkanıyor - 2,73 derece Kelvin, bu, bir yüzyıl önce Dünya'da elde edebildiğimiz sıvı helyumun sıcaklığından biraz daha soğuk.

Ancak düşük sıcaklık fizikçileri, teknolojiyi tamamen yeni bir seviyeye taşımak için donma ışınlarını kullanıyor. Donma ışınlarının lazer şeklini aldığını bilmek sizi şaşırtabilir. Ama nasıl? Lazerlerin yanması gerekiyor.

Her şey doğrudur, ancak lazerlerin bir özelliği vardır; hatta nihai olduğu bile söylenebilir: tüm ışık tek bir frekansta yayılır. Sıradan nötr atomlar, frekans tam olarak ayarlanmadıkça ışıkla hiçbir şekilde etkileşime girmez. Bir atom bir ışık kaynağına doğru uçarsa ışık bir Doppler kayması alır ve daha yüksek bir frekansa ulaşır. Atom, alabileceğinden daha az foton enerjisi emer. Yani lazeri daha düşük bir seviyeye ayarlarsanız, hızlı hareket eden atomlar ışığı emecek ve rastgele bir yönde bir foton yayarak ortalama olarak bir miktar enerji kaybedeceklerdir. İşlemi tekrarlarsanız, gazı bir nanoKelvin'den (derecenin milyarda biri) daha düşük bir sıcaklığa kadar soğutabilirsiniz.

Her şey daha aşırı bir tona bürünüyor. En düşük sıcaklık için dünya rekoru mutlak sıfırın üzerinde bir milyar derecenin onda birinden azdır. Bunu başaran cihazlar atomları manyetik alanlarda hapseder. “Sıcaklık” atomların kendisine değil, atom çekirdeğinin dönüşüne bağlıdır.

Şimdi adaleti yeniden tesis etmek için biraz yaratıcı olmamız gerekiyor. Genellikle bir şeyin derecenin milyarda biri kadar donmuş olduğunu hayal ettiğimizde, muhtemelen hava moleküllerinin bile olduğu yerde donduğunu görürsünüz. Hatta atomların arkasını donduran yıkıcı bir kıyamet cihazının hayal edilmesi bile mümkün.

Sonuçta, gerçekten düşük sıcaklıklar yaşamak istiyorsanız tek yapmanız gereken beklemek. Yaklaşık 17 milyar yıl sonra Evrendeki arka plan radyasyonu 1K'ya kadar soğuyacak. 95 milyar yıl sonra sıcaklık yaklaşık 0,01K olacak. 400 milyar yıl sonra derin uzay, Dünya'daki en soğuk deney kadar soğuk olacak, hatta bundan sonra daha da soğuk olacak.

Evrenin neden bu kadar hızlı soğuduğunu merak ediyorsanız eski dostlarımıza teşekkür edin: entropi ve karanlık enerji. Evren hızlanma modundadır ve sonsuza kadar sürecek bir üstel büyüme dönemine girmektedir. Her şey çok çabuk donacak.

Ne umurumuzda?

Bütün bunlar elbette harika, rekor kırmak da güzel. Ama amaç ne? Düşük sıcaklıkları anlamak için pek çok iyi neden var ve sadece kazanan olarak değil.

Örneğin NIST'teki iyi insanlar şunu yapmak ister: harika izle. Zaman standartları sezyum atomunun frekansı gibi şeylere dayanmaktadır. Sezyum atomunun çok fazla hareket etmesi ölçümlerde belirsizlik yaratacak ve bu da sonunda saatin arızalanmasına neden olacaktır.

Ancak daha da önemlisi, özellikle bilimsel açıdan bakıldığında, malzemeler son derece düşük sıcaklıklarda çılgınca davranıyor. Örneğin, bir lazerin birbiriyle senkronize olan (aynı frekans ve fazda) fotonlardan oluşması gibi, Bose-Einstein yoğunlaşması olarak bilinen bir malzeme de oluşturulabilir. İçinde tüm atomlar aynı durumdadır. Veya her atomun bireyselliğini kaybettiği ve tüm kütlenin tek bir sıfır-süper atom gibi tepki verdiği bir karışım hayal edin.

Çok düşük sıcaklıklarda birçok malzeme süperakışkan hale gelir; bu da onların hiçbir viskoziteye sahip olamayacakları, ultra ince katmanlar halinde istiflenebilecekleri ve hatta minimum enerji elde etmek için yer çekimine meydan okuyabilecekleri anlamına gelir. Ayrıca düşük sıcaklıklarda birçok malzeme süperiletken hale gelir, bu da elektriksel direncin olmadığı anlamına gelir.

Süperiletkenler, dış manyetik alanlara metalin içindekileri tamamen iptal edecek şekilde tepki verebilmektedir. Sonuç olarak, soğuk sıcaklığı ve mıknatısı birleştirip havaya yükselme gibi bir şey elde edebilirsiniz.

Neden mutlak sıfır var ama mutlak maksimum yok?

Diğer uç noktaya bakalım. Eğer sıcaklık sadece bir enerji ölçüsü ise, o zaman atomların ışık hızına giderek yaklaştığını hayal edebiliriz. Bu sonsuza kadar devam edemez değil mi?

Kısa cevap: bilmiyoruz. Kelimenin tam anlamıyla sonsuz sıcaklık diye bir şeyin var olması mümkündür, ancak mutlak bir sınır varsa, genç evren bunun ne olduğuna dair oldukça ilginç ipuçları sağlar. En çok yüksek sıcaklık(en azından bizim evrenimizde) var olan bu olay muhtemelen “Planck zamanı” olarak adlandırılan zamanda meydana geldi.

Büyük Patlama'dan 10^-43 saniye sonra, yerçekiminin kuantum mekaniğinden ayrıldığı ve fiziğin tam olarak şimdiki haline geldiği an oldu. O zamanki sıcaklık yaklaşık 10^32 K idi. Bu, Güneşimizin iç kısmından septilyon kat daha sıcaktır.

Bir kez daha bunun olabilecek en yüksek sıcaklık olup olmadığından emin değiliz. Planck'ın zamanında elimizde evrenin geniş bir modeli bile olmadığından, evrenin bu duruma geldiğinden bile emin değiliz. Her durumda, mutlak sıfıra mutlak ısıdan çok daha yakınız.

Evrendeki tüm nesneler de dahil olmak üzere herhangi bir fiziksel bedenin bir minimum sıcaklığı veya sınırı vardır. Herhangi bir sıcaklık ölçeğinin başlangıç ​​noktası mutlak sıfır sıcaklığının değeri olarak kabul edilir. Ancak bu sadece teoride. Bu sırada enerjisini kaybeden atom ve moleküllerin kaotik hareketi pratikte henüz durdurulmuş değil.

Mutlak sıfır sıcaklıklara ulaşılamamasının ana nedeni budur. Bu sürecin sonuçlarına ilişkin tartışmalar halen devam etmektedir. Termodinamik açısından bakıldığında bu sınıra ulaşılamaz çünkü atomların ve moleküllerin termal hareketi tamamen durur ve bir kristal kafes oluşur.

Temsilciler kuantum fiziği Mutlak sıfır sıcaklıklarda minimum sıfır salınımın varlığını sağlayın.

Mutlak sıfır sıcaklığın değeri nedir ve neden elde edilemiyor?

Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı'nda sıcaklık göstergelerini belirleyen ölçü aletleri için ilk kez bir referans veya referans noktası oluşturuldu.

Şu anda Uluslararası Birim Sisteminde Santigrat ölçeğinin referans noktası donma için 0°C, kaynama için 100°C olup, mutlak sıfır sıcaklıkların değeri -273,15°C'ye eşittir.

Aynı Uluslararası Birim Sistemine göre Kelvin ölçeğindeki sıcaklık değerleri kullanıldığında, suyun kaynaması 99.975 ° C referans değerinde meydana gelecektir, mutlak sıfır 0'a eşittir. Fahrenheit ölçeğinde gösterge -459.67 dereceye karşılık gelir. .

Ancak bu veriler elde edilirse pratikte mutlak sıfır sıcaklıklara ulaşmak neden imkansızdır? Karşılaştırma için, 1.079.252.848,8 km/saatlik sabit fiziksel değere eşit olan, iyi bilinen ışık hızını alabiliriz.

Ancak pratikte bu değere ulaşmak mümkün değildir. Bu, iletim dalga boyuna, koşullara ve parçacıklar tarafından büyük miktarda enerjinin gerekli emilimine bağlıdır. Mutlak sıfır sıcaklık değerini elde etmek için büyük miktarda enerji çıkışı gerekir ve bu enerjinin atomlara ve moleküllere girmesini önleyecek kaynakların bulunmaması gerekir.

Ancak tam boşluk koşullarında bile bilim adamları ne ışık hızını ne de mutlak sıfır sıcaklığı elde edemediler.

Neden yaklaşık olarak sıfır sıcaklıklara ulaşmak mümkün ama mutlak sıfıra ulaşmak mümkün değil?

Bilim, mutlak sıfırın son derece düşük sıcaklığına ulaşmaya yaklaştığında ne olacağı yalnızca termodinamik ve kuantum fiziği teorisinde kalır. Pratikte mutlak sıfır sıcaklıklara ulaşılamamasının nedeni nedir?

Bir maddeyi maksimum enerji kaybı nedeniyle en düşük sınıra kadar soğutmaya yönelik bilinen tüm girişimler, maddenin ısı kapasitesinin de minimum bir değere ulaşmasıyla sonuçlanmıştır. Moleküller artık kalan enerjiden vazgeçemiyorlardı. Sonuç olarak soğutma işlemi mutlak sıfıra ulaşmadan durdu.

Bilim adamları, mutlak sıfır sıcaklıklara yakın koşullar altında metallerin davranışlarını incelerken, sıcaklıktaki maksimum azalmanın direnç kaybına neden olması gerektiğini buldular.

Ancak atomların ve moleküllerin hareketinin durması, yalnızca içinden geçen elektronların enerjilerinin bir kısmını sabit atomlara aktardığı bir kristal kafesin oluşumuna yol açtı. Yine mutlak sıfıra ulaşmak mümkün olmadı.

2003 yılında sıcaklık, mutlak sıfırın yalnızca 1°C'nin milyarda biri kadar eksikti. NASA araştırmacıları, deneyler yapmak için her zaman manyetik alanda bulunan ve enerjisinden vazgeçen bir Na molekülü kullandılar.

En yakın başarı, 2014 yılında 0,0025 Kelvin rakamına ulaşan Yale Üniversitesi'ndeki bilim adamları tarafından elde edildi. Ortaya çıkan bileşik, stronsiyum monoflorür (SrF), yalnızca 2,5 saniye sürdü. Ve sonunda yine de atomlara bölündü.