- 48.67Kb

Federal Devlet Bütçe Yüksek Mesleki Eğitim Kurumu

"Voronej Devlet Pedagoji Üniversitesi"

Genel Fizik Bölümü

konuyla ilgili: “Mutlak sıfır sıcaklık”

Tamamlayan: 1. sınıf öğrencisi, FMF,

PI, Kondratenko Irina Aleksandrovna

Kontrol eden: genel departman asistanı

fizikçiler Afonin G.V.

Voronej-2013

Giriiş……………………………………………………. 3

1.Mutlak sıfır…………………………………………...4

2.Tarih………………………………………………………6

3. Mutlak sıfıra yakın gözlemlenen olaylar………..9

Sonuç…………………………………………………… 11

Kullanılan literatür listesi……………………………..12

giriiş

Uzun yıllardır araştırmacılar mutlak sıfır sıcaklığa doğru ilerliyorlar. Bilindiği gibi, mutlak sıfıra eşit bir sıcaklık, çok sayıda parçacıktan oluşan bir sistemin temel durumunu, atomların ve moleküllerin sözde "sıfır" titreşimler gerçekleştirdiği, mümkün olan en düşük enerjiye sahip bir durumu karakterize eder. Dolayısıyla mutlak sıfıra yakın derin soğutma (mutlak sıfırın pratikte ulaşılamaz olduğuna inanılıyor) maddenin özelliklerini incelemek için sınırsız olasılıkların önünü açıyor.

1. Mutlak sıfır

Mutlak sıfır sıcaklık (daha az sıklıkla - mutlak sıfır Sıcaklık), Evrendeki bir fiziksel bedenin sahip olabileceği minimum sıcaklık sınırıdır. Mutlak sıfır, Kelvin ölçeği gibi mutlak bir sıcaklık ölçeğinin kökeni olarak hizmet eder. 1954 yılında, X Genel Ağırlıklar ve Ölçüler Konferansı, tek bir referans noktasına sahip bir termodinamik sıcaklık ölçeği oluşturdu; suyun üçlü noktası, sıcaklığı 273,16 K (kesin) olarak alındı, bu da 0,01 °C'ye karşılık geliyor. Santigrat ölçeğinde sıcaklık mutlak sıfıra -273,15 °C'ye karşılık gelir.

Termodinamiğin uygulanabilirliği çerçevesinde mutlak sıfıra pratikte ulaşılamaz. Sıcaklık ölçeğindeki varlığı ve konumu, gözlemlenen fiziksel olayların ekstrapolasyonundan kaynaklanır ve bu tür bir ekstrapolasyon, mutlak sıfırda, bir maddenin moleküllerinin ve atomlarının termal hareketinin enerjisinin, yani parçacıkların kaotik hareketinin sıfıra eşit olması gerektiğini gösterir. durur ve kristal kafesin düğümlerinde net bir konum işgal ederek düzenli bir yapı oluştururlar (sıvı helyum bir istisnadır). Ancak kuantum fiziği açısından bakıldığında ve mutlak sıfır sıcaklıkta, parçacıkların kuantum özelliklerinden ve onları çevreleyen fiziksel boşluktan kaynaklanan sıfır salınım vardır.

Bir sistemin sıcaklığı mutlak sıfıra yaklaştıkça entropisi, ısı kapasitesi ve termal genleşme katsayısı da sıfıra yaklaşır ve sistemi oluşturan parçacıkların kaotik hareketi durur. Tek kelimeyle madde, süper iletkenliğe ve süper akışkanlığa sahip bir süper maddeye dönüşür.

Mutlak sıfır sıcaklığı pratikte elde edilemez ve buna son derece yakın sıcaklıkların elde edilmesi karmaşık bir deneysel problemi temsil eder, ancak mutlak sıfırdan yalnızca derecenin milyonda biri kadar uzakta olan sıcaklıklar zaten elde edilmiştir. .

V hacmini sıfıra eşitleyerek ve şunu hesaba katarak Celsius ölçeğinde mutlak sıfırın değerini bulalım.

Dolayısıyla mutlak sıfır sıcaklığı -273°C'dir.

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

Şekil 1. Mutlak ve Celsius ölçeği

Mutlak sıcaklığın SI birimine kelvin (kısaltılmış K) denir. Bu nedenle Santigrat ölçeğindeki bir derece, Kelvin ölçeğindeki bir dereceye eşittir: 1 °C = 1 K.

Dolayısıyla mutlak sıcaklık, Celsius sıcaklığına ve a'nın deneysel olarak belirlenen değerine bağlı olan bir türev miktarıdır. Ancak temel öneme sahiptir.

Moleküler kinetik teori açısından mutlak sıcaklık, atomların veya moleküllerin kaotik hareketinin ortalama kinetik enerjisiyle ilgilidir. T = Tamam olduğunda termal hareket moleküller durur.

2. Tarih

"Mutlak sıfır sıcaklık" fiziksel kavramı modern bilim için çok önemlidir: süperiletkenlik gibi bir kavram bununla yakından ilişkilidir ve keşfi yirminci yüzyılın ikinci yarısında gerçek bir sansasyon yaratmıştır.

Mutlak sıfırın ne olduğunu anlamak için G. Fahrenheit, A. Celsius, J. Gay-Lussac ve W. Thomson gibi ünlü fizikçilerin çalışmalarına dönmelisiniz. Bugün hala kullanımda olan ana sıcaklık ölçeklerinin oluşturulmasında önemli bir rol oynadılar.

Sıcaklık ölçeğini ilk öneren, 1714'te Alman fizikçi G. Fahrenheit'ti. Aynı zamanda kar ve amonyak içeren karışımın sıcaklığı da mutlak sıfır yani bu ölçeğin en düşük noktası olarak alındı. Bir sonraki önemli gösterge ise 1000'e eşitlenen normal insan vücut sıcaklığıydı. Buna göre bu ölçeğin her bir bölümüne “derece Fahrenheit”, ölçeğin kendisine ise “Fahrenheit ölçeği” adı verildi.

30 yıl sonra İsveçli gökbilimci A. Celsius, ana noktaların buzun erime sıcaklığı ve suyun kaynama noktası olduğu kendi sıcaklık ölçeğini önerdi. Bu ölçeğe “Santigrat ölçeği” adı verildi; Rusya dahil dünyanın çoğu ülkesinde hala popüler.

Fransız bilim adamı J. Gay-Lussac, 1802 yılında ünlü deneylerini yaparken, sabit basınçtaki bir gazın hacminin doğrudan sıcaklığa bağlı olduğunu keşfetti. Ancak en merak edilen şey, sıcaklık 10 santigrat derece değiştiğinde gazın hacminin de aynı miktarda artması veya azalmasıydı. Gay-Lussac gerekli hesaplamaları yaptıktan sonra bu değerin gazın hacminin 1/273'üne eşit olduğunu buldu. Bu yasa bariz bir sonuca yol açtı: -273°C'ye eşit bir sıcaklık en düşük sıcaklıktır, ona yaklaşsanız bile bunu başarmak imkansızdır. “Mutlak sıfır sıcaklık” olarak adlandırılan bu sıcaklıktır. Üstelik mutlak sıfır, Lord Kelvin olarak da bilinen İngiliz fizikçi W. Thomson'un aktif rol aldığı mutlak sıcaklık ölçeğinin oluşturulmasının başlangıç noktası oldu. Ana araştırması, doğadaki hiçbir cismin mutlak sıfırın altına soğutulamayacağını kanıtlamakla ilgiliydi. Aynı zamanda termodinamiğin ikinci yasasını aktif olarak kullandı, bu nedenle 1848'de tanıttığı mutlak sıcaklık ölçeği, termodinamik veya "Kelvin ölçeği" olarak anılmaya başlandı. “mutlak sıfır” oluştu.

Şekil 2. Fahrenheit (F), Celsius (C) ve Kelvin (K) sıcaklık ölçekleri arasındaki ilişki.

SI sisteminde mutlak sıfırın çok önemli bir rol oynadığını da belirtmekte fayda var. Mesele şu ki, 1960 yılında, bir sonraki Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansında, termodinamik sıcaklık birimi - kelvin - altı temel ölçüm biriminden biri haline geldi. Aynı zamanda bir derece Kelvin olması da özel olarak öngörülmüştü.

sayısal olarak bir santigrat dereceye eşittir, ancak "Kelvin cinsinden" referans noktası genellikle mutlak sıfır olarak kabul edilir.

Mutlak sıfırın temel fiziksel anlamı, temel fizik yasalarına göre, böyle bir sıcaklıkta atomlar ve moleküller gibi temel parçacıkların hareket enerjisinin sıfır olmasıdır ve bu durumda herhangi bir kaotik hareket aynı parçacıklar. Mutlak sıfıra eşit bir sıcaklıkta, atomlar ve moleküller kristal kafesin ana noktalarında net bir konum almalı ve düzenli bir sistem oluşturmalıdır.

Günümüzde bilim insanları, özel ekipmanlar kullanarak mutlak sıfırın yalnızca milyonda birkaç parça üzerinde olan sıcaklıkları elde edebildiler. Termodinamiğin ikinci yasası nedeniyle bu değere tek başına ulaşmak fiziksel olarak imkansızdır.

3. Mutlak sıfıra yakın gözlemlenen olaylar

Mutlak sıfıra yakın sıcaklıklarda makroskobik düzeyde tamamen kuantum etkileri gözlemlenebilir:

1. Süperiletkenlik, bazı malzemelerin belirli bir değerin (kritik sıcaklık) altındaki bir sıcaklığa ulaştığında kesinlikle sıfır elektrik direncine sahip olma özelliğidir. Süperiletken duruma dönüşen yüzlerce bileşik, saf element, alaşım ve seramik bilinmektedir.

Süperiletkenlik bir kuantum olgusudur. Aynı zamanda manyetik alanın süper iletkenin hacminden tamamen yer değiştirmesinden oluşan Meissner etkisi ile de karakterize edilir. Bu etkinin varlığı süperiletkenliğin klasik anlamda basitçe ideal iletkenlik olarak tanımlanamayacağını göstermektedir. 1986-1993'te açıldı. bir dizi yüksek sıcaklık süperiletkeni (HTSC), süperiletkenliğin sıcaklık sınırını çok geriye itti ve süperiletken malzemelerin yalnızca sıvı helyum sıcaklığında (4,2 K) değil, aynı zamanda sıvının kaynama noktasında da pratik olarak kullanılmasını mümkün kıldı. nitrojen (77 K), çok daha ucuz bir kriyojenik sıvıdır.

2. Süper akışkanlık - sıcaklık mutlak sıfıra (termodinamik faz) düştüğünde ortaya çıkan özel bir durumdaki (kuantum sıvısı) bir maddenin, dar yarıklardan ve kılcal damarlardan sürtünme olmadan akma yeteneği. Yakın zamana kadar süperakışkanlık yalnızca sıvı helyum için biliniyordu, ancak son yıllarda diğer sistemlerde de süperakışkanlık keşfedildi: seyreltilmiş atomik Bose yoğunlaşmalarında, katı helyum.

Süperakışkanlık şu şekilde açıklanmaktadır. Helyum atomları bozon olduğundan, kuantum mekaniği keyfi sayıda parçacığın aynı durumda olmasına izin verir. Mutlak sıfıra yakın sıcaklıklarda, tüm helyum atomları temel enerji durumundadır. Durumların enerjisi ayrık olduğundan, bir atom herhangi bir enerji değil, yalnızca bitişik enerji seviyeleri arasındaki enerji boşluğuna eşit bir enerji alabilir. Ancak düşük sıcaklıklarda çarpışma enerjisi bu değerden daha az olabilir ve bunun sonucunda enerji kaybı meydana gelmez. Sıvı sürtünme olmadan akacaktır.

3. Bose - Einstein yoğunlaşması - fiziksel durum Mutlak sıfıra yakın sıcaklıklara (mutlak sıfırın üzerinde bir derecenin milyonda birinden daha az) soğutulmuş bozonlara dayanan bir madde. Böylesine güçlü bir şekilde soğutulmuş bir durumda, yeterince fazla sayıda atom kendilerini mümkün olan minimum kuantum durumlarında bulur ve kuantum etkileri makroskobik düzeyde kendini göstermeye başlar.

Çözüm

Mutlak sıfıra yakın maddenin özelliklerinin incelenmesi bilim ve teknoloji açısından büyük ilgi görmektedir.

Bir maddenin, oda sıcaklığında termal olaylarla (örneğin, termal gürültü) gizlenen birçok özelliği, sıcaklık düştükçe giderek daha belirgin hale gelmeye başlar ve bu, belirli bir maddenin doğasında bulunan kalıpları ve bağlantıları saf formlarında incelemeyi mümkün kılar. madde. Düşük sıcaklıklar alanındaki araştırmalar, helyumun süper akışkanlığı ve metallerin süper iletkenliği gibi birçok yeni doğal olgunun keşfedilmesini mümkün kılmıştır.

Düşük sıcaklıklarda malzemelerin özellikleri önemli ölçüde değişir. Bazı metaller mukavemetlerini arttırıp sünek hale gelirken bazıları cam gibi kırılgan hale gelir.

Düşük sıcaklıklarda fizikokimyasal özelliklerin incelenmesi, gelecekte önceden belirlenmiş özelliklere sahip yeni maddeler yaratılmasını mümkün kılacaktır. Bütün bunlar uzay araçlarının, istasyonların ve aletlerin tasarımı ve yaratılması açısından çok değerlidir.

Kozmik cisimlerin radar çalışmaları sırasında alınan radyo sinyalinin çok küçük olduğu ve çeşitli gürültülerden ayırt edilmesinin zor olduğu bilinmektedir. Bilim insanları tarafından yakın zamanda oluşturulan moleküler osilatörler ve yükselteçler çok düşük sıcaklıklarda çalışır ve bu nedenle çok düşük gürültü seviyesine sahiptir.

Metallerin, yarı iletkenlerin ve dielektriklerin düşük sıcaklıktaki elektriksel ve manyetik özellikleri, temelde yeni mikroskobik radyo cihazlarının geliştirilmesini mümkün kılmaktadır.

Ultra düşük sıcaklıklar, örneğin dev nükleer parçacık hızlandırıcılarını çalıştırmak için gerekli olan vakumu oluşturmak için kullanılır.

Kullanılmış literatür listesi

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

Kısa açıklama

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. Daha da fazlası yüksek sıcaklıklar bazı yıldızların iç bölgelerinin karakteristik özelliği.

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 sıcaklığın birimi Celsius ölçeğinde bir dereceye eşittir, dolayısıyla 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:

Mutlak sıfır sıcaklık

Mutlak sıfır sıcaklık(daha az sıklıkla - mutlak sıfır sıcaklık) - minimum limit sıcaklık Evrende fiziksel bir bedenin sahip olabileceği şey. Mutlak sıfır, mutlak sıcaklık ölçeğinin, örneğin ölçeğin kökeni görevi görür. Kelvin. 1954'te X Genel Ağırlıklar ve Ölçüler Konferansı, bir termodinamik sıcaklık ölçeği oluşturdu. referans noktası - üçlü nokta sıcaklığı 273,16 K (tam olarak) olarak alınan su, bu da 0,01 °C'ye karşılık gelir, yani ölçekte santigrat Mutlak sıfır -273,15 °C sıcaklığa karşılık gelir.

Mutlak sıfıra yakın gözlemlenen olaylar

Mutlak sıfıra yakın sıcaklıklarda, makroskobik seviye Aşağıdakiler gibi tamamen kuantum etkileri gözlemlenebilir:

Notlar

Edebiyat

G. Burmin. Mutlak sıfıra saldırı. - M.: “Çocuk Edebiyatı”, 1983

Ayrıca bakınız

Wikimedia Vakfı.

2010.
gidiyor

Kşapanaka

Diğer sözlüklerde “Mutlak sıfır sıcaklık” ın ne olduğuna bakın: MUTLAK SIFIR SICAKLIK - termodinamik referans noktası. sıcaklık; Suyun üçlü nokta sıcaklığının (0,01°C) 273,16 K altında yer alır (Santigrat ölçeğinde sıfır sıcaklığın 273,15°C altında, (bkz. SICAKLIK ÖLÇEKLERİ). Termodinamik bir sıcaklık ölçeğinin varlığı ve A.n.T.… …

Fiziksel ansiklopedi mutlak sıfır sıcaklık - termodinamik sıcaklık ölçeğinde mutlak sıcaklık okumasının başlangıcı. Mutlak sıfır, suyun 0,01°C olduğu varsayılan üçlü nokta sıcaklığının 273,16°C altındadır. Mutlak sıfır sıcaklığına temelde ulaşılamaz... ...

Fiziksel ansiklopedi Ansiklopedik Sözlük - Energetika apibrėžtis Termodinamik sıcaklıklar, mevcut durumda, 273.16 K'lık üç değere ulaşmış durumda. Pagal trečiąjį termodinamik dėsnį, absoliutusis nulis nepasiekiamas. atitikmenys: türkçe.… …

Işıklandırma ve Markalama Teknolojileri Terminolojileri Mutlak sıfır sıcaklık - Kelvin ölçeğinde ilk okunan değer, Santigrat ölçeğinde 273,16 derecelik negatif sıcaklıktır...

Modern doğa biliminin başlangıcı MUTLAK SIFIR - sıcaklık, termodinamik sıcaklık ölçeğinde sıcaklık okumasının başlangıcı. Mutlak sıfır, suyun üçlü nokta sıcaklığının (0,01°C) 273,16°C altındadır. Mutlak sıfıra temelde ulaşılamaz, sıcaklıklara neredeyse ulaşıldı... ...

Modern doğa biliminin başlangıcı Modern ansiklopedi - sıcaklık, termodinamik sıcaklık ölçeğinde sıcaklığın başlangıç noktasıdır. Mutlak sıfır, değeri 0.01.C olan suyun üçlü noktasının sıcaklığının 273.16.C altında bulunur. Mutlak sıfır temelde ulaşılamaz (bkz.... ...

Modern doğa biliminin başlangıcı Büyük Ansiklopedik Sözlük - ısının yokluğunu ifade eden sıcaklık 218 ° C'ye eşittir. Rus dilinde yer alan yabancı kelimeler sözlüğü. Pavlenkov F., 1907. Mutlak sıfır sıcaklığı (fiziksel) - mümkün olan en düşük sıcaklık (273,15°C). Büyük sözlük... ...

Modern doğa biliminin başlangıcı- sıcaklık, termodinamik sıcaklık ölçeğinde sıcaklığın başlangıcı (bkz. TERMODİNAMİK SICAKLIK ÖLÇEĞİ). Mutlak sıfır, kabul edildiği suyun üçlü noktasının (bkz. ÜÇLÜ NOKTA) sıcaklığının 273,16 °C altındadır ... ... - termodinamik sıcaklık ölçeğinde mutlak sıcaklık okumasının başlangıcı. Mutlak sıfır, suyun 0,01°C olduğu varsayılan üçlü nokta sıcaklığının 273,16°C altındadır. Mutlak sıfır sıcaklığına temelde ulaşılamaz... ...

Modern doğa biliminin başlangıcı- Moleküllerin termal hareketinin durduğu son derece düşük sıcaklık. Boyle-Mariotte yasasına göre ideal bir gazın basıncı ve hacmi sıfıra eşit olur ve Kelvin ölçeğinde mutlak sıcaklığın başlangıcı ... ... Ekolojik sözlük

Modern doğa biliminin başlangıcı- mutlak sıcaklık sayımının başlangıcı. 273,16° C'ye karşılık gelir. Şu anda fiziksel laboratuvarlarda mutlak sıfırı derecenin yalnızca birkaç milyonda biri kadar aşan bir sıcaklık elde etmek ve bunu başarmak yasalara uygun olarak mümkün olmuştur... ... Collier Ansiklopedisi

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,