או אֶפֶסמוּחלָט וה הטמפרטורה התיאורטית הנמוכה ביותר שגוף יכול להגיע אליו. זהו הגבול התחתון של תסיסה תרמית ומתאים ל- a מצב פיזי בו השלם אנרגיה קינטית ו פוטנציאל של מערכת שווה לאפס. על פי החוק השלישי של תֶרמוֹדִינָמִיקָה, אם מערכת כלשהי מגיעה לטמפרטורה אפסית מוחלטת, שלה אנטרופיה הופך לאפס.
ראה גם: 7 שאלות שהפיזיקה טרם ענתה עליהן
הַגדָרָה
בְּ סולם תרמודינמי הטמפרטורה, מדורגת בקלווינים, אפס מוחלט שווה ל- 0 K, -273.15 ºC, או אפילו -459.67 ºF. תיאורטית, אם מערכת תרמודינמית כלשהי נמצאת בטמפרטורה זו, כל אלה מולקולות, אטומים ו אלקטרונים הם נמצאים במצב מושלם של מנוחה, ללא שום אנרגיה קינטית או כל סוג של אינטראקציה בין מרכיביהם.
עם זאת, כאשר החומר נמצא בטמפרטורות הקרובות לאפס המוחלט, ה- חוקי הפיזיקה משנים התנהגות. ברמות כל כך נמוכות של אֵנֶרְגִיָה, השפעות קוונטיות מתחילות להשפיע על הדינמיקה של אטומים ומולקולות.
התוצאה של הופעת השפעות קוונטיות היא שכל הדטרמיניזם ואפשרות המדידות מדויק (הנפוצים בפיזיקה הקלאסית) כבר לא הגיוני, הודות לתכונה קוונטית שיחה של עקרון אי הוודאות של הייזנברג.
בפשטות, ה העיקרון של הייזנברג זו הטלת טבע שמונעת מאיתנו לדעת, בדיוק מוחלט, כל דבר גְדוּלָה פיזיקה הקשורה למערכות קוונטיות.
במילים אחרות, הודות לעיקרון זה, לא ניתן לקבוע בדיוק מרבי את המיקום של a אטום, כי בשביל זה, זה צריך להיות סטטי לחלוטין, וזה לא מותר על ידי המאפיינים נותן פיזיקה קוונטית.
מדוע אי אפשר להגיע לאפס מוחלט?
ה אִי אֶפְשָׁרוּתמאפס מוחלט מוסבר על ידי החוק השלישי של התרמודינמיקה. חוק זה, המכונה גם משפט או ההנחה של נרנסט, קובע כי לא ניתן, על ידי מספר סופי של טרנספורמציות, שהאנטרופיה של מערכת תהפוך לאפסית.
ראה גם:גלה עובדות מהנות על הקרניים שיגרמו לשיער לסדר
אל תפסיק עכשיו... יש עוד אחרי הפרסום;)
מה יקרה באפס מוחלט?
למרות לא מצליחים להגיע לאפס מוחלטכשאנחנו מגיעים רק לכמה מעלות מעבר לטמפרטורה ההיא, מתגלות כמה השפעות מעניינות: אטומים קרובים מאוד אחד את השני, אפילו את גזים, כמו מֵימָן ו הֶלִיוּם, להיות מוצק. בטמפרטורה זו יש כמה חומרים מאפייני מוליך-על, כמו הליגות של ניוביום ו טִיטָן.
ישנם פיזיקאים תיאורטיים המאמינים שאם גוף היה מגיע לטמפרטורה של אפס מוחלט, שלה המסה תפסיק להתקיים. הסיבה להתנהגות זו היא ב אנרגיית מנוחה, מושג שיצר הפיזיקאי הגרמני אלברט איינשטיין. על פי היחסים של איינשטיין בין פסטה ואנרגיית מנוחה, לגוף ללא אנרגיה לא יכול להיות מסה.
תראהגַם: תגליות פיזיקה שהתרחשו במקרה
איך להגיע לאפס מוחלט?
ישנן מספר טכניקות בהן משתמשים מדענים כדי ליצור באופן מלאכותי טמפרטורות הקרובות לאפס המוחלט. אחת הדרכים הנפוצות ביותר של מדענים להגיע ל- 0 K היא קירור בלייזר.
התהליך עובד כך: א פוטון נפלט לעבר אטום, פוטון זה נספג, וברצף, נפלט מחדש בכיוון ההפוך. עם זאת, לפוטונים שנפלטו מחדש יש אנרגיות גבוהות מעט יותר מהפוטונים האירועים, ההבדל בין אנרגיה מופקת מתנועת האטום עצמו, שתנודתו מופחתת עד שהיא כמעט לגמרי עצר.
תראהגַם: דע הכל על תרמולוגיה
חוסר האפשרות של אפס מוחלט
אפס מוחלט הוא בלתי מושג, כלומר, לעולם לא נמדוד שום דבר בטמפרטורה זו. חוסר אפשרות זה נובע מחוקי התרמודינמיקה וגם מהתכונות של הפיזיקה הקוונטית. עקרון אי הוודאות, למשל, מבטיח כי האנרגיה של מערכת קוונטית לעולם אינה אפסית.
דרך נוספת להבין את חוסר האפשרות של אפס מוחלט נוגעת ל תהליך מדידה של טמפרטורה. כאשר אנו צריכים למדוד את הטמפרטורה של גוף או מערכת, אנו משתמשים ב- מד טמפרטורה. עם זאת, אם נציב מדחום למדידת הטמפרטורה של גוף כלשהו, כביכול בטמפרטורה של 0 K, מכשיר זה יחליף חום עם הגוף, שהטמפרטורה שלו תעלה, אפילו ברמות מיקרוסקופיות.
על ידי רפאל הלרברוק
