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

Коронавирус в Чайковском: обстановка на 22 июля

Коронавирус в Чайковском: обстановка на 22 июля

По данным министерства здравоохранения Пермского края, в Чайковском округе за минувшие сутки  число заразившихся коронавирусной инфекцией увеличилось на два.

Ср 22 июля 2020, 15:00
Комментариев: 1

В Прикамье ожидается аномальная жара и грозы

В Прикамье ожидается аномальная жара и грозы

По данным спасателей, в ближайшее время ожидается комплекс неблагоприятных метеорологических явлений.

Чт 16 июля 2020, 17:40
Комментариев: 1

Коронавирус в Чайковском: обстановка на 5 августа

Коронавирус в Чайковском: обстановка на 5 августа

За прошедшие сутки в Пермском крае выявлено 68 новых случаев заражения коронавирусом. В Чайковском округе за минувшие сутки число заразившихся коронавирусной инфекцией не изменилось.

Ср 05 августа 2020, 13:52
Комментариев: 0

Коронавирус в Чайковском: обстановка на 3 августа

Коронавирус в Чайковском: обстановка на 3 августа

В Чайковском округе за минувшие выходные число заразившихся коронавирусной инфекцией увеличилось до 75.

Пн 03 августа 2020, 14:25
Комментариев: 5

Владелец кафе «У Сайфутдина» заявил в полицию на чиновников из Чайковского

Владелец кафе «У Сайфутдина» заявил в полицию на чиновников из Чайковского

Сайфутдин Абдурахманов, владелец кафе «У Сайфутдина», обратился в полицию после угроз чиновников Чайковской администрации сжечь его кафе и обеспечить проблемы с бизнесом. Заявление предпринимателя зарегистрировано в Воткинском ОМВД. Ведется проверка.

Ср 12 августа 2020, 15:37
Комментариев: 19

В России увеличился размер прожиточного минимума

В России увеличился размер прожиточного минимума

Утвержден прожиточный минимум за I квартал 2020 года. Соответствующий приказ Минтруда зарегистрирован в Минюсте.

Чт 16 июля 2020, 11:05
Комментариев: 8

Коррупция в Чайковском: «Голубой вагончик» покинет насиженное место

Коррупция в Чайковском: «Голубой вагончик» покинет насиженное место

В апреле 2018 года логотип чайковские.рф писали о «сказочном» превращении вагончика в капстроение для выгодного выкупа земельного участка под ним. Но спустя два года Арбитражный суд Пермского края признал недействительным договор купли-продажи земельного участка на перекрестке улиц Советская и Промышленная. Голубой вагончик должен съехать с занятой площади.

Пн 27 июля 2020, 11:14
Комментариев: 10

Для школ Прикамья закупят современное цифровое оборудование

Для школ Прикамья закупят современное цифровое оборудование

В рамках двух аукционов Институт развития образования Пермского края планирует закупить комплекты средств обучения и воспитания для обновления материально-технической базы общеобразовательных организаций Прикамья. Новое оборудование поступит и в школы города Чайковский.

Пн 10 августа 2020, 15:02
Комментариев: 1

ЛЕНТА НОВОСТЕЙ

Владелец кафе «У Сайфутдина» заявил в полицию на чиновников из Чайковского

Сайфутдин Абдурахманов, владелец кафе «У Сайфутдина», обратился в полицию после угроз чиновников Чайковской администрации сжечь его кафе и обеспечить проблемы с бизнесом. Заявление предпринимателя зарегистрировано в Воткинском ОМВД. Ведется проверка.

Ср 12 августа 2020, 15:37
Комментариев: 19

Две женщины в Чайковском заразились COVID-19 в общественном месте

По данным Минздрава Пермского края на 11 августа в Чайковском зарегистрировано два новых случая заражения COVID -19.

Вт 11 августа 2020, 13:12
Комментариев: 9

Для школ Прикамья закупят современное цифровое оборудование

В рамках двух аукционов Институт развития образования Пермского края планирует закупить комплекты средств обучения и воспитания для обновления материально-технической базы общеобразовательных организаций Прикамья. Новое оборудование поступит и в школы города Чайковский.

Пн 10 августа 2020, 15:02
Комментариев: 1

И даже рыцари жен своих били…

В XIV веке во Фландрии закон гласил, что муж мог избить жену и даже «замочить ноги в ее крови», но если после этого он смог привести супругу в чувство, то преступником его не считали. Бить жену вообще не считалось чем-то противозаконным. Экскурс в историю от fishki.net

Пн 22 августа 2016, 13:33
Комментариев: 8

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.

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