Ο μηδέναπόλυτος και το χαμηλότερη θεωρητική θερμοκρασία που μπορεί να φτάσει ένα σώμα. Αυτό είναι το κατώτερο όριο θερμικής ανάδευσης και αντιστοιχεί σε α φυσική κατάσταση στην οποία το σύνολο κινητική ενέργεια και δυνητικός ενός συστήματος ισούται με μηδέν. Σύμφωνα με τον τρίτο νόμο του Θερμοδυναμική, αν κάποιο σύστημα φτάνει σε απόλυτο μηδέν θερμοκρασία, του εντροπία γίνεται μηδενική.
Δείτε επίσης: 7 Ερωτήσεις που δεν έχει απαντήσει η Φυσική
Ορισμός
Στο θερμοδυναμική κλίμακα της θερμοκρασίας, βαθμολογημένη σε Kelvin, το απόλυτο μηδέν ισοδυναμεί με 0 K, -273,15 ºC ή ακόμα και -459,67 ºF. Θεωρητικά, αν κάποιο θερμοδυναμικό σύστημα βρίσκεται σε αυτή τη θερμοκρασία, όλα του μόρια, άτομα και ηλεκτρόνια βρίσκονται σε τέλεια κατάσταση ηρεμίας, χωρίς καμία κινητική ενέργεια ή οποιοδήποτε είδος αλληλεπίδρασης μεταξύ των συστατικών τους.
Ωστόσο, όταν η ύλη βρίσκεται σε θερμοκρασίες κοντά στο απόλυτο μηδέν, το Οι νόμοι της φυσικής αλλάζουν τη συμπεριφορά. Σε τόσο χαμηλά επίπεδα ενέργεια, τα κβαντικά φαινόμενα αρχίζουν να επηρεάζουν τη δυναμική των ατόμων και των μορίων.
Η συνέπεια της εμφάνισης των κβαντικών επιδράσεων είναι ότι όλος ο ντετερμινισμός και η δυνατότητα των μετρήσεων ακριβείς (που είναι κοινές στην κλασική φυσική) δεν έχουν πλέον νόημα, χάρη σε μια κβαντική ιδιότητα πρόσκληση του Η Αρχή της Αβεβαιότητας του Heisenberg.
Πολύ απλά, το Αρχή του Heisenberg είναι μια επιβολή της φύσης που μας εμποδίζει να γνωρίζουμε, με απόλυτη ακρίβεια, οποιαδήποτε μεγαλείο φυσική που σχετίζεται με κβαντικά συστήματα.
Με άλλα λόγια, χάρη σε αυτή την αρχή, δεν είναι δυνατός ο προσδιορισμός με τη μέγιστη ακρίβεια της θέσης του α άτομο, γιατί για αυτό θα πρέπει να είναι απόλυτα στατικό και αυτό δεν επιτρέπεται από τις ιδιότητες δίνει κβαντική φυσική.
Γιατί δεν είναι δυνατόν να φτάσουμε στο απόλυτο μηδέν;
Ο αδύνατοαπό το απόλυτο μηδέν εξηγείται από τον τρίτο νόμο της θερμοδυναμικής. Αυτός ο νόμος, επίσης γνωστός ως θεώρημα ή αξίωμα του Nernst, δηλώνει ότι είναι αδύνατο, με έναν πεπερασμένο αριθμό μετασχηματισμών, η εντροπία ενός συστήματος να γίνει μηδενική.
Δείτε επίσης:Ανακαλύψτε διασκεδαστικά στοιχεία για τις ακτίνες που θα σας σηκώσουν τα μαλλιά
Τι θα γινόταν στο απόλυτο μηδέν;
παρά μη μπορώντας να φτάσει στο απόλυτο μηδέν, όταν φτάνουμε σε λίγους μόνο βαθμούς πέρα από αυτή τη θερμοκρασία, εμφανίζονται μερικά ενδιαφέροντα αποτελέσματα: το τα άτομα είναι πολύ κοντά το ένα το άλλο, ακόμη και το αέρια, σαν υδρογόνο και ήλιο, γίνονται στερεά. Σε αυτή τη θερμοκρασία υπάρχουν ορισμένες ουσίες υπεραγώγιμες ιδιότητες, όπως τα πρωταθλήματα του νιόβιο και τιτάνιο.
Ορισμένοι θεωρητικοί φυσικοί πιστεύουν επίσης ότι αν ένα σώμα έφτανε σε θερμοκρασία απόλυτου μηδέν, τότε είναι μάζα θα έπαυε να υπάρχει. Ο λόγος για αυτή τη συμπεριφορά βρίσκεται στο ενέργεια ανάπαυσης, μια ιδέα που δημιούργησε ο Γερμανός φυσικός Albert Einstein. Σύμφωνα με τη σχέση του Αϊνστάιν μεταξύ ζυμαρικά και ενέργεια ανάπαυσης, ένα σώμα χωρίς ενέργεια δεν μπορεί να έχει μάζα.
Κοίταεπίσης: Ανακαλύψεις φυσικής που έγιναν κατά λάθος
Πώς να φτάσετε στο απόλυτο μηδέν;
Υπάρχουν αρκετές τεχνικές που χρησιμοποιούνται από τους επιστήμονες για να δημιουργήσουν τεχνητά θερμοκρασίες κοντά στο απόλυτο μηδέν. Ένας από τους πιο χρησιμοποιούμενους τρόπους από τους επιστήμονες για να φτάσει το 0 K είναι ο ψύξη με λέιζερ.
Η διαδικασία λειτουργεί ως εξής: α φωτόνιο εκπέμπεται προς ένα άτομο, αυτό το φωτόνιο απορροφάται και, διαδοχικά, εκπέμπεται ξανά προς την αντίθετη κατεύθυνση. Ωστόσο, τα επανεκπεμπόμενα φωτόνια έχουν ενέργειες λίγο υψηλότερες από τα προσπίπτοντα φωτόνια, η διαφορά των ενέργεια εξάγεται από την κίνηση του ίδιου του ατόμου, του οποίου η ταλάντωση μειώνεται μέχρι να ολοκληρωθεί σχεδόν σταμάτησε.
Κοίταεπίσης: Μάθετε τα πάντα για τη Θερμολογία
Η αδυναμία του απόλυτου μηδενός
το απόλυτο μηδέν είναι ανέφικτος, δηλαδή δεν θα μετρήσουμε ποτέ τίποτα σε αυτή τη θερμοκρασία. Αυτή η αδυναμία έχει τις ρίζες της στους νόμους της Θερμοδυναμικής και επίσης στις ιδιότητες της κβαντικής φυσικής. Η αρχή της αβεβαιότητας, για παράδειγμα, εγγυάται ότι η ενέργεια ενός κβαντικού συστήματος δεν είναι ποτέ μηδενική.
Ένας άλλος τρόπος κατανόησης της αδυναμίας του απόλυτου μηδενός αφορά το διαδικασία μέτρησης της θερμοκρασίας. Όταν χρειάζεται να μετρήσουμε τη θερμοκρασία ενός σώματος ή συστήματος, χρησιμοποιούμε α θερμόμετρο. Ωστόσο, αν βάλουμε ένα θερμόμετρο για να μετρήσουμε τη θερμοκρασία κάποιου σώματος, υποτίθεται σε θερμοκρασία 0 Κ, αυτό το όργανο θα ανταλλάξει θερμότητα με το σώμα, που θα έχει αυξημένη θερμοκρασία, ακόμη και σε μικροσκοπικά επίπεδα.
Από εμένα Rafael Helerbrock
