ا صفرمطلق و ال أدنى درجة حرارة نظرية التي يمكن أن يصل إليها الجسم. هذا هو الحد الأدنى من التحريض الحراري ويتوافق مع أ الحالة الفيزيائية فيه الكل الطاقة الحركية و القدره من نظام يساوي صفرًا. وفقا لقانون الثالث الديناميكا الحرارية، لو بعض الأنظمة تصل إلى درجة حرارة الصفر المطلق ، لها غير قادر علي يصبح لاغيا.
نرى أيضا: 7 أسئلة لم تجب الفيزياء
تعريف
في مقياس ديناميكي حراري درجة الحرارة ، متدرجة في درجة كلن ، الصفر المطلق يعادل 0 كلفن ، -273.15 درجة مئوية ، أو حتى -459.67 درجة فهرنهايت. نظريًا ، إذا كان أي نظام ديناميكي حراري عند درجة الحرارة هذه ، فكلها الجزيئات, ذرات و الإلكترونات هم في حالة راحة مثالية ، بدون أي طاقة حركية أو أي نوع من التفاعل بين مكوناتهم.
ومع ذلك ، عندما تكون المادة في درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق ، فإن قوانين الفيزياء تغير السلوك. في مثل هذه المستويات المنخفضة من طاقة، تبدأ التأثيرات الكمومية في التأثير على ديناميكيات الذرات والجزيئات.
إن نتيجة ظهور التأثيرات الكمية هي أن كل الحتمية وإمكانية القياسات الدقة (الشائعة في الفيزياء الكلاسيكية) لم تعد منطقية ، بفضل خاصية الكم نداء مبدأ عدم اليقين لهايزنبرغ.
بكل بساطة ، فإن مبدأ هايزنبرغ إنه فرض للطبيعة يمنعنا من معرفة أي شيء بدقة تامة عظمة الفيزياء المتعلقة بالنظم الكمومية.
بمعنى آخر ، بفضل هذا المبدأ ، لا يمكن تحديد موضع a بأقصى قدر من الدقة فالذرة لذلك يجب أن تكون ثابتة تمامًا ، وهذا لا تسمح به الخواص يعطي فيزياء الكم.
لماذا لا يمكن الوصول إلى الصفر المطلق؟
ال استحالةمن الصفر المطلق يفسره القانون الثالث للديناميكا الحرارية. هذا القانون ، المعروف أيضًا باسم نظرية أو افتراض نرنست ، ينص على أنه من المستحيل ، بعدد محدود من التحولات ، أن تصبح إنتروبيا نظام ما معدومة.
نرى أيضا:اكتشف حقائق ممتعة حول الأشعة التي ستجعل شعرك يقف على نهايته
ماذا سيحدث عند الصفر المطلق؟
بالرغم من عدم القدرة على الوصول إلى الصفر المطلق، عندما نصل إلى درجات قليلة فوق درجة الحرارة تلك ، تظهر بعض التأثيرات المثيرة للاهتمام: الذرات قريبة جدا بعضها البعض ، حتى غازات، مثل هيدروجين و الهيليوم، تصبح صلبة. عند درجة الحرارة هذه ، توجد بعض المواد خصائص فائقة التوصيل، مثل بطولات الدوري النيوبيوم و التيتانيوم.
يعتقد بعض علماء الفيزياء النظرية أيضًا أنه إذا وصل الجسم إلى درجة حرارة الصفر المطلق ، فإنه الكتلة سوف تتوقف عن الوجود. سبب هذا السلوك في يستريح الطاقة، وهو مفهوم ابتكره الفيزيائي الألماني البرت اينشتاين. بحسب علاقة أينشتاين بين معكرونة وطاقة الراحة ، لا يمكن لجسم بدون أي طاقة أن يكون له كتلة.
بحثأيضا: اكتشافات الفيزياء التي حدثت بالصدفة
كيف تصل إلى الصفر المطلق؟
هناك العديد من التقنيات التي يستخدمها العلماء لإنشاء درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق بشكل مصطنع. واحدة من أكثر الطرق استخدامًا من قبل العلماء للوصول إلى 0 ك هي التبريد بالليزر.
تعمل العملية على النحو التالي: أ الفوتون ينبعث باتجاه الذرة ، ويتم امتصاص هذا الفوتون ، وبالتتابع ، يعاد إرساله في الاتجاه المعاكس. ومع ذلك ، فإن الفوتونات المعاد إرسالها لها طاقات أعلى قليلاً من الفوتونات الساقطة ، وهذا الاختلاف تُستخرج الطاقة من حركة الذرة نفسها ، والتي تقل تذبذباتها حتى تكاد تكون كاملة توقفت.
بحثأيضا: تعرف كل شيء عن علم الحرارة
استحالة الصفر المطلق
الصفر المطلق هو بعيد المنال أي أننا لن نقيس أبدًا أي شيء عند درجة الحرارة هذه. تعود أصول هذه الاستحالة إلى قوانين الديناميكا الحرارية وأيضًا في خصائص فيزياء الكم. مبدأ عدم اليقين ، على سبيل المثال ، يضمن أن طاقة النظام الكمي لا تساوي صفرًا أبدًا.
هناك طريقة أخرى لفهم استحالة الصفر المطلق تتعلق بـ عملية القياس من درجة الحرارة. عندما نحتاج إلى قياس درجة حرارة الجسم أو النظام ، نستخدم أ ميزان الحرارة. ومع ذلك ، إذا وضعنا مقياس حرارة لقياس درجة حرارة بعض الجسم ، من المفترض أن تكون عند درجة حرارة 0 كلفن ، ذلك الجهاز سوف يتبادل الحرارة مع الجسم، والتي سترتفع درجة حرارتها ، حتى على المستويات المجهرية.
بي. رافائيل هيلربروك
