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: обстановка в Чайковском на 1 октября

Коронавирус: обстановка в Чайковском на 1 октября

За минувшие сутки в Пермском крае число заболевших коронавирусом увеличилось с 9827 до 9908 человек, в Чайковском – с 167 до 177.

Чт 01 октября 2020, 14:15
Комментариев: 1

Коронавирус: обстановка в Чайковском на 6 октября

Коронавирус: обстановка в Чайковском на 6 октября

За минувшие сутки в Пермском крае число заболевших коронавирусом увеличилось с 10248 до 10336 человек, в Чайковском – с 189 до 193.

Вт 06 октября 2020, 13:25
Комментариев: 0

«Поезд безопасности» прибыл в Чайковский

«Поезд безопасности» прибыл в Чайковский

Сотрудники Госавтоинспекции Чайковского совместно с представителями мобильного центра «Лаборатория безопасности» из Перми провели для школьников игру по безопасности дорожного движения «Поезд безопасности».

Чт 08 октября 2020, 16:09
Комментариев: 1

Техосмотр: что ждет водителей в 2021 году

Техосмотр: что ждет водителей в 2021 году

Обязательная для автомобилистов платная услуга прохождения планового техосмотра изменится с 1 марта 2021 года и будет включать в себя сразу несколько нововведений. Это не только новое оформление процедуры, но и другие правила прохождения техосмотра и тарифы.

Чт 08 октября 2020, 12:54
Комментариев: 2

COVID-19 поражает тех, кто игнорирует СИЗ. Статистика от главврача Чайковской ЦГБ

COVID-19 поражает тех, кто игнорирует СИЗ. Статистика от главврача Чайковской ЦГБ

«Молодежь гуляет, игнорирует средства индивидуальной защиты и другие меры предосторожности, а заложниками ситуации становятся их родители и старшее поколение, которые болеют COVID-19 намного тяжелее», – высказал свое мнение об эпидемической ситуации в Чайковском главный врач ЦГБ Александр Кожевников в интервью ТК «Чайковский ТВ».

Пт 02 октября 2020, 15:22
Комментариев: 8

Кого могут выселить из квартиры за долги по ЖКХ

Кого могут выселить из квартиры за долги по ЖКХ

Должников по ЖКХ могут выселить из квартиры по решению суда в том случае, если платежи не вносились в течение полугода без уважительных причин.

Пн 12 октября 2020, 10:00
Комментариев: 16

Коронавирус: обстановка в Чайковском на 29 сентября

Коронавирус: обстановка в Чайковском на 29 сентября

За минувшие выходные в Пермском крае число заболевших коронавирусом увеличилось с 9671 до 9747 человек, в Чайковском – с 165 до 166.

Вт 29 сентября 2020, 14:44
Комментариев: 1

Коронавирус: обстановка в Чайковском на 12 октября

Коронавирус: обстановка в Чайковском на 12 октября

За минувшие выходные в Пермском крае число заболевших коронавирусом увеличилось с 10621 до 10922 человек, в Чайковском – с 193 до 204. Прирост за выходные в Чайковском составил 11 человек.

Пн 12 октября 2020, 13:47
Комментариев: 14

ЛЕНТА НОВОСТЕЙ

В Прикамье в указ об ограничениях из-за COVID-19 внесены изменения

Для упреждения распространения коронавирусной инфекции и снижения уровня заболеваемости, особенно среди старшего поколения, в Пермском крае приняты дополнительные меры предосторожности.

Пт 23 октября 2020, 15:36
Комментариев: 18

Антибиотики не помогают от коронавируса

Антибиотики не действуют на вирусы и их нельзя принимать для профилактики коронавируса, пишут «Известия» со ссылкой на Минздрав.

Пт 23 октября 2020, 12:18
Комментариев: 3

Пермяк стал школьником в 23 года

Житель Пермского края Игорь Агапитов начал обучение в 7 классе в возрасте 23 лет. В отличие от сверстников, у Игоря не было семьи — парень вырос в детском доме для сирот с инвалидностью, где можно было получить только коррекционное образование. В этом году Игорю сняли диагноз «умственная отсталость».

Пт 23 октября 2020, 11:09
Комментариев: 0

Толерантность – несопротивление злу

Толерантность - медицинский термин, пришел из трансплантологии и  означает неспособность организма отличать  чужеродные органы. Сегодня, это навязанная принудительная идеология, ведущая к разрушению.

Вт 04 апреля 2017, 12:32
Комментариев: 9

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