НОВОСТИ КОМПАНИЙ

Все новости

ЛЕНТА НОВОСТЕЙ

Все новости

Опросы

Какой у вас цвет волос?







Реклама

Почему абсолютный нуль недостижим

Задумывались ли вы над тем, насколько низкой может быть температура? Что представляет собой абсолютный ноль? Удастся ли человечеству когда-нибудь его достичь и какие возможности откроются после такого открытия? Эти и другие подобные вопросы издавна занимали умы многих физиков и просто любознательных людей. 

Почему абсолютный нуль недостижим
Вс 13 октября 2019, 10:00

Фото: wikipedia.org, travelask.ru


Знать температуру своего тела, воздуха за окном, воды, наполняющей ванну или бассейн, и множества других явлений и предметов, окружающих современного человека, стало делом привычным, а процесс измерения – простым и доступным каждому. Каждый имеет свое представление температуре. Есть температура на улице, есть температура больного, есть комнатная температура.

Габриэль Фаренгейт

Первым свою температурную шкалу предложил в 1714 году немецкий физик Габриэль Фаренгейт. В1709 году он изготовил спиртовой термометр, в 1714 году – ртутный. За нуль температуры он предложил принять температуру таяния смеси льда с нашатырем или поваренной солью. По шкале Фаренгейта температура таяния льда равна +32 °F, а температура кипения воды при нормальном давлении равна +212 °F. Таким образом, интервал от точки таяния льда до точки кипения воды по шкале Фаренгейта равен 180°. Нормальная температура человека по этой шкале 100°F. Однако измерения в те времена были не так точны и получилось, что в действительности он ошибся на пару градусов. Если по Цельсию температура тела здорового человека равна 36,6°С, то по шкале Фаренгейта это будет 97.88°F.

Андреас Цельсий

Спустя 30 лет шведский астроном А. Цельсий предложил свою температурную шкалу, где основными точками стали температура таяния льда и точка кипения воды. Эта шкала получила название «шкалы Цельсия», она до сих пор популярна в большинстве стран мира, в том числе и в России. 

Жозев Гей-Люссак

В 1802 году, проводя свои знаменитые опыты, французский ученый Ж. Гей-Люссак обнаружил, что объем массы газа при постоянном давлении находится в прямой зависимости от температуры. Но самое любопытное состояло в том, что при изменении температуры на 10 по шкале Цельсия, объем газа увеличивался или уменьшался на одну и ту же величину. Произведя необходимые вычисления, Гей-Люссак установил, что эта величина равнялась 1/273 от объема газа при температуре, равной 0С.

Следует различать температуру нуля и температуру Абсолютного Нуля. Первое — это температура, при которой замерзает вода. А вот Абсолютным Нулём называется температура на несколько градусов холоднее, а именно - на минус 273,15 градуса по шкале Цельсия. Каждый из этих показателей человек понимает практически интуитивно, но такое восприятие довольно далеко от научного взгляда на температуру.

В действительности, температура - это понятие из раздела физики - термодинамика. Термодинамика вообще весьма оригинальный раздел физики - у нее есть целых 3 начала и до сих пор не обнаружено ни единого конца. Третье начало термодинамики имеет много различных формулировок, но смысл их, в конце концов, один - «абсолютный нуль не достижим».

Попробуем разобраться, что же такое абсолютный нуль. Измерение температуры дело довольно сложное - для начала следует понять, что такое температура. В термодинамике степень нагретости тела определяется как скорость броуновского (хаотического) движения его молекул. Нагрев (передача телу тепловой энергии) приводит к тому, что молекулы начинают двигаться все быстрее, тело сначала плавится, затем полученная жидкость закипает, далее молекулы начинают двигаться все с большей скоростью и образуется газ. Попробуем представить обратный процесс - мы отнимаем у тела тепло. Поначалу газ конденсируется в жидкость, затем она превращается в твердое тело. Дальнейшее охлаждение приводит к еще большему замедлению молекул, вернее скорости их колебания возле узлов кристаллической решетки. Сразу возникает вопрос можно ли охлаждением добиться полного прекращения броуновского движения? 

Физическое понятие «абсолютный нуль температуры» имеет для современной науки очень важное значение. При очень низких температурах многие материалы становятся сверхтекучими, что означает, что они могут совершенно не обладать вязкостью, укладываться сверхтонкими слоями. Также при низких температурах многие материалы становятся сверхпроводящими, что означает отсутствие какого-либо электрического сопротивления. Сверхпроводники способны реагировать на внешние магнитные поля таким образом, чтобы полностью отменять их внутри металла. В результате, вы можете объединить холодную температуру и магнит и получить что-то типа левитации. Исчезновение электрического сопротивления в сверхпроводниках позволит достичь немыслимых значений КПД и исключить любые потери энергии. Если бы удалось найти способ, который позволит свободно достичь значения «абсолютный нуль», многие проблемы человечества были бы решены. Поезда, парящие над рельсами, более легкие и менее объемные двигатели, вот лишь несколько примеров того, что может принести сверхпроводимость в нашу жизнь.

У. ТОмпсон, лорд Кельвин

В середине 19 века английский физик У. Томсон смог убедить ученый мир, что невозможен процесс, в котором тепло самопроизвольно переходит от холодного тела к нагретому телу. Затем, в 1848 году он предложил ввести температурную шкалу, где началом отсчета будет температура, при которой прекращается броуновское движение, а один градус будет равняться градусу Цельсия. Температуру, при которой прекращается броуновское движение условились называть абсолютным нолем. Достижения физика не остались незамеченными - королева Виктория возвела ученого в дворянский сан, дав Томсону титул барона и лорда Кельвина. А температурную шкалу назвали шкалой Кельвина.

шкалы температуры

Температурная шкала Цельсия, термодинамическая шкала Кельвина и шкала Фаренгейта

Еще два с половиной столетия назад некоторые ученые предполагали, что в межзвездном пространстве стоят невообразимые холода в тысячи градусов ниже нуля по Цельсию. Однако в 19 веке стало ясно, что таких морозов в природе быть не может. Согласно вычислениям, температура -273,15 °С является самой минимальной из возможных или абсолютным нулем. С этой температуры начинается отсчет температурной шкалы Кельвина. Однако любая температурная шкала требует введение хотя бы одной реперной точки. В 1954 году для термодинамической температуры в ее качестве была принята тройная точка воды (температура при которой вода находится в равновесии сразу в 3 агрегатных состояниях) равная 0.01 °С. Абсолютный нуль температуры — это минимальный предел температуры, которую может иметь физическое тело. Он служит началом отсчёта абсолютной температурной шкалы Кельвина. По шкале Цельсия абсолютному нулю соответствует температура −273,15 °C. (Википедия). 

В классической физике при абсолютном нуле останавливается все, но в 20 веке появилась квантовая механика. Одним из предсказаний квантовой механики, является то, что вы никогда не можете измерить точное положение или импульс частицы с совершенной определенностью. Это известно как принцип неопределенности Гейзенберга. Разговор заходит в тупик. Когда мы говорим о квантовом мире, движение теряет смысл. В таких масштабах все определяется неопределенностью, поэтому не то чтобы частицы были неподвижными, вы просто никогда не сможете измерить их так, словно они неподвижны. Стремление к абсолютному нулю по существу встречается с теми же проблемами, что и стремление к скорости света. Чтобы набрать скорость света, понадобится бесконечное количество энергии, а достижение абсолютного нуля требует извлечения бесконечного количества тепла. Меж тем, никто еще не отменял третье начало термодинамики, согласно которому абсолютный нуль – это не только непреодолимая, но и недостижимая величина. К тому же действует принцип неопределенности Гейзенберга, и атомы просто не могут остановиться как вкопанные. Таким образом, пока что абсолютный нуль температуры для науки остается недостижимым, хоть ученые и смогли приблизиться к нему на ничтожно маленькое расстояние.

Валериан Чупин

Источник информации: Чайковские.Новости



Добавить комментарий

ЛЕНТА НОВОСТЕЙ

Популярные новости

Россияне не смогут жарить шашлыки на балконах

Россияне не смогут жарить шашлыки на балконах

Правительство России утвердило изменения в правила противопожарного режима, которые запрещают использовать открытый огонь на балконах квартир, гостиниц и общежитий. Об этом сообщает ТАСС.

Чт 26 сентября 2019, 15:41
Комментариев: 3

Видео: В Чайковский приехал медведь Максим

Видео: В Чайковский приехал медведь Максим

Сегодня, 3 октября, в Чайковском недалеко от главной площади местный житель увидел бурого медведя. Видео с косолапым было размещено на youtube.

Чт 03 октября 2019, 16:05
Комментариев: 0

Внимание – розыск! Угнан автомобиль

Внимание – розыск! Угнан автомобиль

Угон «ВАЗ-2107» совершен сегодня ночью от дома № 23 по ул. Вокзальная.

Пт 20 сентября 2019, 10:19
Комментариев: 13

В Прикамье ужесточат требования перевозки детей в автобусах

В Прикамье ужесточат требования перевозки детей в автобусах

Новые требования будут касаться перевозки групп детей и вступят в силу в ближайшие дни.

Чт 26 сентября 2019, 17:06
Комментариев: 0

Мокрый снег и дождь ожидаются в Прикамье

Мокрый снег и дождь ожидаются в Прикамье

Неблагоприятные погодные условия ожидаются на территории Пермского края 11-го и 12-го октября 2019 года.

Чт 10 октября 2019, 16:29
Комментариев: 0

В армию без выхода в Сеть

В армию без выхода в Сеть

В армии смартфоны под запретом. Но в свободное от службы время служивым разрешено общаться с родными и друзьями по мобильным кнопочным телефонам, не имеющим выхода в Сеть.

Пт 04 октября 2019, 14:01
Комментариев: 1

В Чайковском охотились на опасных водителей

В Чайковском охотились на опасных водителей

На территории Чайковского городского округа сотрудники ГИБДД провели оперативно-профилактическое мероприятие «Опасный водитель». За два дня инспекторы составили 139 протоколов о нарушениях.

Пт 20 сентября 2019, 15:21
Комментариев: 1

Без электроэнергии останутся жители г. Чайковский и с. Сосново

Без электроэнергии останутся жители г. Чайковский и с. Сосново

Отключения электроэнергии запланированы в четверг, 26 сентября, и в пятницу, 27 сентября. 

Ср 25 сентября 2019, 16:52
Комментариев: 0

ЛЕНТА НОВОСТЕЙ

Чайковские полицейские вычислили мошенницу из Челябинской области

Женщина обманула дистанционным способом граждан из разных регионов страны (Саратовской, Читинской, Кемеровской, Орловской, Псковской областей), в том числе и жительницу Чайковского.

Чт 17 октября 2019, 11:33
Комментариев: 0

Чайковские полицейские не смогут воспользоваться новым правом

Правительство России подготовило положительный отзыв на проект поправок в закон о полиции, дающий стражам порядка полномочия доставлять пьяных граждан в вытрезвители. Об этом пишет «РГ».

Ср 16 октября 2019, 12:10
Комментариев: 3

Взнос на капремонт увеличится на 36 копеек

Губернатор Пермского края Максим Решетников подписал постановление об установлении на 2020-2022 годы минимального размера взноса на капитальный ремонт в многоквартирных домах.

Чт 17 октября 2019, 15:09
Комментариев: 4

Семь часов - оптимальное время для сна

Чем меньше мы спим, тем быстрее уменьшается в объеме наш мозг и тем хуже он работает. Такой вывод сделали ученые Медицинской школы Сингапура. 

Пн 07 июля 2014, 11:07
Комментариев: 4

Чайковские.НОВОСТИ оперативно сообщают последние новости в г. Чайковский и другие важные события в Чайковском муниципальном районе и городе.

 18+ 

Пользовательское соглашениеСоглашение о конфиденциальности информации

Сетевое издание "Чайковские.рф" (Chaikovskie.ru). Зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-56572 от 26.12.2013 г. Учредитель и издатель Общество с ограниченной ответственностью "Мегаарт".
Адрес редакции: 617760, Россия, Пермский край, город Чайковский, ул. Ленина, д. 45 оф. 54. Телефон редакции: +7 (34241) 22 345.
Адрес учредителя: 617760, Россия, Пермский край, город Чайковский, ул. Ленина, д. 45 оф. 54. Телефон: +7 (34241) 22 400.

" style=""

Распространяется бесплатно. Редакция не несет ответственности за достоверность информации, содержащейся в рекламных объявлениях и сообщениях пользователей сайта. Редакция не предоставляет справочной информации. Материалы обозначенные символом PR распространяются на платной основе.

©2013 Чайковские.рф
Перепечатка материалов допускается с разрешения редакции с обязательным указанием прямой ссылки на сайт chaikovskie.ru