Absolutna temperatura zera

Absolutna temperatura zera(rzadziej - temperatura zera absolutnego) - minimalna granica temperatury, jaką może mieć ciało fizyczne we Wszechświecie. Zero absolutne służy jako początek absolutnej skali temperatury, takiej jak skala Kelvina. W 1954 roku X Generalna Konferencja Miar i Wag ustaliła termodynamiczną skalę temperatur z jednym punktem odniesienia – punktem potrójnym wody, której temperaturę przyjęto 273,16 K (dokładnie), co odpowiada 0,01°C, tak że w skali Celsjusza temperatura odpowiada zeru absolutnemu -273,15 °C.

Zjawiska obserwowane w pobliżu zera absolutnego

W temperaturach bliskich zera absolutnego na poziomie makroskopowym można zaobserwować efekty czysto kwantowe, takie jak:

Notatki

Literatura

• G. Burmina. Atak na zero absolutne. - M.: „Literatura dla dzieci”, 1983

Zobacz też

Fundacja Wikimedia. 2010.

• Goeringa
• Kszapanaka

Zobacz, co oznacza „temperatura zera absolutnego” w innych słownikach:

ABSOLUTNA TEMPERATURA ZEROWA- termodynamiczny punkt odniesienia. temperatura; znajduje się 273,16 K poniżej temperatury punktu potrójnego (0,01°C) wody (273,15°C poniżej temperatury zera w skali Celsjusza, (patrz SKALE TEMPERATURY).Istnienie termodynamicznej skali temperatury i A. n. T.… … Encyklopedia fizyczna

temperatura zera absolutnego- początek odczytu temperatury bezwzględnej na termodynamicznej skali temperatur. Zero absolutne znajduje się 273,16°C poniżej temperatury punktu potrójnego wody, która przyjmuje się za 0,01°C. Temperatura zera absolutnego jest zasadniczo nieosiągalna... ... słownik encyklopedyczny

temperatura zera absolutnego- absoliutusis nulis statusas T sritis Energetika apibrėžtis Termodinaminės temperatūros atskaitos pradžia, esanti 273.16 K žemiau trigubojo vandens taško. Pagal trečiąjį termodinamikos dėsnį, absoliutusis nulis nepasiekiamas. atitikmenys: pol.… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

Absolutna temperatura zera- początkowy odczyt w skali Kelvina to ujemna temperatura 273,16 stopnia w skali Celsjusza... Początki nowożytnych nauk przyrodniczych

ZERO ABSOLUTNE- temperatura, początek odczytu temperatury na termodynamicznej skali temperatur. Zero absolutne znajduje się 273,16°C poniżej temperatury punktu potrójnego wody (0,01°C). Zero absolutne jest w zasadzie nieosiągalne, temperatury prawie osiągnęły... ... Nowoczesna encyklopedia

ZERO ABSOLUTNE- temperatura jest punktem początkowym temperatury w termodynamicznej skali temperatur. Zero absolutne znajduje się w temperaturze 273,16°C poniżej temperatury punktu potrójnego wody, dla której wartość wynosi 0,01°C. Zero absolutne jest zasadniczo nieosiągalne (patrz... ... Wielki słownik encyklopedyczny

ZERO ABSOLUTNE- temperatura wyrażająca brak ciepła wynosi 218 ° C. Słownik słów obcych zawarty w języku rosyjskim. Pavlenkov F., 1907. Temperatura zera absolutnego (fizyczna) - najniższa możliwa temperatura (273,15°C). Wielki słownik... ... Słownik obcych słów języka rosyjskiego

ZERO ABSOLUTNE- temperatura, początek temperatury w termodynamicznej skali temperatur (patrz TERMODYNAMICZNA SKALA TEMPERATURY). Zero absolutne znajduje się 273,16 °C poniżej temperatury punktu potrójnego (patrz PUNKT POTRÓJNY) wody, dla której przyjmuje się ... ... słownik encyklopedyczny

ZERO ABSOLUTNE- niezwykle niska temperatura, w którym zatrzymuje się ruch termiczny cząsteczek. Zgodnie z prawem Boyle’a-Mariotte’a ciśnienie i objętość gazu doskonałego stają się równe zeru, a za początek temperatury bezwzględnej w skali Kelvina przyjmuje się... ... Słownik ekologiczny

ZERO ABSOLUTNE- początek zliczania temperatury bezwzględnej. Odpowiada 273,16° C. Obecnie w laboratoriach fizycznych udało się uzyskać temperaturę przekraczającą zero absolutne zaledwie o kilka milionowych stopnia i osiągnąć ją, zgodnie z prawami... ... Encyklopedia Colliera

ZERO ABSOLUTNE

ZERO ABSOLUTNE, temperatura, w której wszystkie elementy układu mają najmniejszą ilość energii dozwoloną przez prawa MECHANIKI KWANTOWEJ; zero w skali Kelvina, czyli -273,15°C (-459,67° Fahrenheita). W tej temperaturze entropia układu to ilość energii odpowiednia do uzupełnienia pożyteczna praca, - również wynosi zero, chociaż całkowita ilość energii układu może być różna od zera.

Naukowy i techniczny słownik encyklopedyczny.

Zobacz, co oznacza „ZERO ABSOLUTNE” w innych słownikach:

Temperatura to minimalna granica temperatury, jaką może mieć ciało fizyczne. Zero absolutne służy jako punkt wyjścia dla bezwzględnej skali temperatury, takiej jak skala Kelvina. W skali Celsjusza zero absolutne odpowiada temperaturze -273… Wikipedia

ABSOLUTNA TEMPERATURA ZEROWA- początek termodynamicznej skali temperatur; położony w temperaturze 273,16 K (Kelwina) poniżej (patrz) wody, tj. równa 273,16°C (Celsjusza). Zero absolutne to najniższa temperatura w przyrodzie i praktycznie nieosiągalna... Wielka encyklopedia politechniczna

Jest to minimalna granica temperatury, jaką może mieć ciało fizyczne. Zero absolutne służy jako punkt wyjścia dla bezwzględnej skali temperatury, takiej jak skala Kelvina. W skali Celsjusza zero absolutne odpowiada temperaturze -273,15°C.... ... Wikipedia

Temperatura zera bezwzględnego to minimalna granica temperatury, jaką może mieć ciało fizyczne. Zero absolutne służy jako punkt wyjścia dla bezwzględnej skali temperatury, takiej jak skala Kelvina. W skali Celsjusza zero absolutne odpowiada... ...Wikipedii

Razg. Zaniedbany Nieistotna, nieistotna osoba. FSRY, 288; BTS, 24; ZS 1996, 33...

zero- zero absolutne … Słownik rosyjskich idiomów

Rzeczownik zero i zero, m., używany. porównywać często Morfologia: (nie) co? zero i zero, dlaczego? zero i zero, (widzisz) co? zero i zero, co? zero i zero, o co chodzi? około zera, zera; pl. Co? zera i zera, (nie) co? zera i zera, dlaczego? zera i zera, (rozumiem)… … Słownik wyjaśniający Dmitriewa

Zero absolutne (zero). Razg. Zaniedbany Nieistotna, nieistotna osoba. FSRY, 288; BTS, 24; ZS 1996, 33 V zero. 1. Jarg. Mówią Żartuję. żelazo. O ciężkim zatruciu. Juganow, 471; Wachitow 2003, 22. 2. Zharg. muzyka Dokładnie, w pełnej zgodzie z... ... Duży słownik rosyjskich powiedzeń

absolutny- absolutny absurd, absolutny autorytet, absolutna nieskazitelność, absolutny nieporządek, absolutna fikcja, absolutny immunitet, absolutny przywódca, absolutne minimum, absolutny monarcha, absolutna moralność, absolutne zero… … Słownik rosyjskich idiomów

Książki

• Zero absolutne, Absolutny Paweł. Życie wszystkich dzieł szalonego naukowca rasy Nes jest bardzo krótkie. Ale kolejny eksperyment ma szansę zaistnieć. Co go czeka dalej?...

Bezwzględna temperatura zero odpowiada 273,15 stopni Celsjusza poniżej zera, 459,67 poniżej zera Fahrenheita. W skali Kelvina sama ta temperatura jest punktem zerowym.

Istota temperatury zera absolutnego

Pojęcie zera absolutnego wywodzi się z samej istoty temperatury. Każde ciało uwalniane do środowiska zewnętrznego w trakcie. Jednocześnie spada temperatura ciała, tj. pozostaje mniej energii. Teoretycznie proces ten może trwać do momentu, aż ilość energii osiągnie takie minimum, że organizm nie będzie już w stanie jej oddawać.
Dalekiego zwiastuna takiego pomysłu można już znaleźć u M.V. Łomonosowa. Wielki rosyjski naukowiec wyjaśnił ciepło ruchem „obrotowym”. W konsekwencji maksymalny stopień ochłodzenia oznacza całkowite zatrzymanie takiego ruchu.

Według współczesnych koncepcji temperatura zera absolutnego to temperatura, w której cząsteczki mają najniższy możliwy poziom energii. Przy mniejszej energii, tj. w niższej temperaturze nie może istnieć żadne ciało fizyczne.

Teoria i praktyka

Temperatura zera bezwzględnego to koncepcja teoretyczna, w praktyce nie da się jej osiągnąć, nawet w laboratoriach naukowych wyposażonych w najbardziej wyrafinowany sprzęt. Naukowcom udaje się jednak schłodzić substancję do bardzo niskich temperatur, bliskich zera absolutnego.

W takich temperaturach substancje nabierają niesamowite właściwości których nie mogą mieć w normalnych okolicznościach. Rtęć, nazywana „żywym srebrem”, bo znajdująca się w stanie zbliżonym do cieczy, w tej temperaturze przybiera postać stałą – do tego stopnia, że ​​można nią wbijać gwoździe. Niektóre metale stają się kruche, jak szkło. Guma staje się równie twarda. Jeśli uderzysz młotkiem w gumowy przedmiot o temperaturze bliskiej zera absolutnego, pęknie on jak szkło.

Ta zmiana właściwości jest również związana z naturą ciepła. Im wyższa temperatura ciała fizycznego, tym intensywniejsze i chaotyczne są ruchy cząsteczek. Wraz ze spadkiem temperatury ruch staje się mniej intensywny, a struktura staje się bardziej uporządkowana. Zatem gaz staje się cieczą, a ciecz ciałem stałym. Najwyższym poziomem porządku jest struktura krystaliczna. W bardzo niskich temperaturach przyswajają go nawet substancje, które normalnie pozostają amorficzne, takie jak guma.

Ciekawe zjawiska zachodzą także w przypadku metali. Atomy sieci krystalicznej wibrują z mniejszą amplitudą, zmniejsza się rozpraszanie elektronów, a co za tym idzie, maleje opór elektryczny. Metal zyskuje nadprzewodnictwo, którego praktyczne zastosowanie wydaje się bardzo kuszące, choć trudne do osiągnięcia.

Zero absolutne(zero absolutne) – początek temperatury bezwzględnej rozpoczynający się od 273,16 K poniżej punktu potrójnego wody (punkt równowagi trzech faz – lodu, wody i pary wodnej); W temperaturze zera absolutnego ruch cząsteczek zatrzymuje się i znajdują się one w stanie ruchu „zero”. Lub: najniższa temperatura, w której substancja nie zawiera energii cieplnej.

Zero absolutne Początek odczyt temperatury bezwzględnej. Odpowiada -273,16°C. Obecnie w laboratoriach fizycznych można uzyskać temperaturę przekraczającą zero absolutne zaledwie o kilka milionowych stopnia, ale zgodnie z prawami termodynamiki jest to niemożliwe. W temperaturze zera absolutnego układ znajdowałby się w stanie o najniższej możliwej energii (w tym stanie atomy i cząsteczki wykonywałyby „zerowe” drgania) i miałby zerową entropię (zero nieład). Objętość gazu doskonałego w punkcie zera absolutnego musi być równa zeru i aby określić ten punkt, mierzy się objętość rzeczywistego helu w temperaturze sekwencyjny obniżanie temperatury aż do jego skroplenia pod niskim ciśnieniem (-268,9°C) i ekstrapolowanie do temperatury, w której objętość gazu przy braku skraplania wyniosłaby zero. Temperatura absolutna termodynamiczny skala jest mierzona w kelwinach, oznaczona symbolem K. Absolutny termodynamiczny skala i skala Celsjusza są po prostu przesunięte względem siebie i powiązane stosunkiem K = °C + 273,16°.

Fabuła

Słowo „temperatura” powstało w czasach, gdy ludzie wierzyli, że ciała bardziej ogrzane zawierają większą ilość specjalnej substancji – kalorycznej – niż ciała mniej ogrzane. Dlatego temperaturę postrzegano jako siłę mieszaniny materii ciała i kalorii. Z tego powodu jednostki miary mocy napojów alkoholowych i temperatury nazywane są tak samo - stopniami.

Ponieważ temperatura jest energią kinetyczną cząsteczek, oczywiste jest, że najbardziej naturalne jest jej mierzenie w jednostkach energii (tj. w układzie SI w dżulach). Jednak pomiar temperatury rozpoczął się na długo przed powstaniem teorii kinetyki molekularnej, dlatego praktyczne skale mierzą temperaturę w konwencjonalnych jednostkach – stopniach.

Skala Kelvina

W termodynamice stosuje się skalę Kelvina, w której temperaturę mierzy się od zera absolutnego (stanu odpowiadającego minimalnej teoretycznie możliwej energii wewnętrznej ciała), a jeden kelwin jest równy 1/273,16 odległości od zera absolutnego do punktu potrójnego woda (stan, w którym pary lodu, wody i wody znajdują się w równowadze). Stała Boltzmanna służy do przeliczania kelwinów na jednostki energii. Stosowane są również jednostki pochodne: kilokelwin, megakelwin, milikelwin itp.

Celsjusz

W życiu codziennym posługujemy się skalą Celsjusza, w której 0 to temperatura zamarzania wody, a 100° to temperatura wrzenia wody pod ciśnieniem atmosferycznym. Ponieważ temperatury zamarzania i wrzenia wody nie są dobrze określone, skalę Celsjusza definiuje się obecnie za pomocą skali Kelvina: stopień Celsjusza jest równy kelwinowi, przyjmuje się, że zero absolutne wynosi -273,15 ° C. Skala Celsjusza jest praktycznie bardzo wygodna, ponieważ woda jest bardzo powszechna na naszej planecie i opiera się na niej nasze życie. Zero Celsjusza to szczególny punkt dla meteorologii, ponieważ zamarznięcie wody atmosferycznej zmienia wszystko znacząco.

Fahrenheita

W Anglii, a zwłaszcza w USA, używana jest skala Fahrenheita. W tej skali odstęp od samej temperatury dzieli się na 100 stopni. mroźna zima w mieście, w którym mieszkał Fahrenheit, do temperatury ludzkiego ciała. Zero stopni Celsjusza to 32 stopnie Fahrenheita, a stopień Fahrenheita to 5/9 stopni Celsjusza.

Obecna definicja skali Fahrenheita jest następująca: jest to skala temperatury, w której 1 stopień (1°F) jest równy 1/180 różnicy między temperaturą wrzenia wody a temperaturą topnienia lodu pod ciśnieniem atmosferycznym, oraz temperatura topnienia lodu wynosi +32°F. Temperatura w skali Fahrenheita jest powiązana z temperaturą w skali Celsjusza (t°C) poprzez stosunek t°C = 5/9 (t°F - 32), 1°F = 5/9°C. Zaproponowany przez G. Fahrenheita w 1724 r.

Skala Reaumura

Zaproponowany w 1730 roku przez RA Reaumur, który opisał wynaleziony przez siebie termometr alkoholowy.

Jednostką jest stopień Reaumur (°R), 1°R jest równy 1/80 przedziału temperatur pomiędzy punktami odniesienia – temperaturą topnienia lodu (0°R) i temperaturą wrzenia wody (80°R)

1°R = 1,25°C.

Obecnie skala wyszła z użycia, najdłużej przetrwała we Francji, ojczyźnie autora.

Porównanie skal temperatur

Normalna temperatura ciała człowieka wynosi 36,6 ° C ± 0,7 ° C lub 98,2 ° F ± 1,3 ° F. Powszechnie podawana wartość 98,6°F jest dokładną konwersją na stopnie Fahrenheita XIX-wiecznej niemieckiej wartości 37°C. Ponieważ ta wartość nie mieści się w zakresie normalna temperatura zgodnie ze współczesnymi ideami możemy powiedzieć, że zawiera nadmierną (nieprawidłową) dokładność. Niektóre wartości w tej tabeli zostały zaokrąglone.

Porównanie skal Fahrenheita i Celsjusza

(z- Skala Fahrenheita, oC- skala Celsjusza)

Aby przeliczyć stopnie Celsjusza na Kelwiny, należy skorzystać ze wzoru T=t+T 0 gdzie T to temperatura w kelwinach, t to temperatura w stopniach Celsjusza, T 0 =273,15 kelwinów. Rozmiar stopnia Celsjusza jest równy kelwinowi.

Za temperaturę zera bezwzględnego przyjmuje się temperaturę graniczną, w której objętość gazu doskonałego staje się równa zeru. Jednakże objętość rzeczywistych gazów w temperaturze zera absolutnego nie może zniknąć. Czy w takim razie ten limit temperatury ma sens?

Temperatura graniczna, której istnienie wynika z prawa Gay-Lussaca, ma sens, gdyż praktycznie możliwe jest zbliżenie właściwości gazu rzeczywistego do właściwości gazu idealnego. Aby to zrobić, musisz wziąć coraz bardziej rozrzedzony gaz, aby jego gęstość dążyła do zera. Rzeczywiście, wraz ze spadkiem temperatury objętość takiego gazu będzie dążyć do granicy, bliskiej zeru.

Znajdźmy wartość zera absolutnego w skali Celsjusza. Zrównanie objętości VV wzór (3.6.4) zero i uwzględnienie tego

Stąd temperatura zera bezwzględnego

* Dokładniejsza wartość zera absolutnego: -273,15 °C.

Jest to ekstremalna, najniższa temperatura w przyrodzie, „największy lub ostatni stopień zimna”, którego istnienie przepowiedział Łomonosow.

Skala Kelvina

Kelvin William (Thomson W.) (1824-1907) – wybitny fizyk angielski, jeden z twórców termodynamiki i molekularnej kinetycznej teorii gazów.

Kelvin wprowadził bezwzględną skalę temperatury i podał jedno z sformułowań drugiej zasady termodynamiki w postaci niemożności całkowitego przekształcenia ciepła w pracę. Obliczył wielkość cząsteczek na podstawie pomiaru energii powierzchniowej cieczy. W związku z ułożeniem transatlantyckiego kabla telegraficznego Kelvin opracował teorię drgań elektromagnetycznych i wyprowadził wzór na okres swobodnych drgań w obwodzie. Za swoje osiągnięcia naukowe W. Thomson otrzymał tytuł Lorda Kelvina.

Angielski naukowiec W. Kelvin wprowadził absolutną skalę temperatury. Temperatura zerowa w skali Kelvina odpowiada zeru absolutnemu, a jednostką temperatury w tej skali jest stopień w skali Celsjusza, a więc temperatura bezwzględna T jest powiązany z temperaturą w skali Celsjusza za pomocą wzoru

(3.7.6)

Rysunek 3.11 pokazuje skalę bezwzględną i skalę Celsjusza dla porównania.

Jednostka temperatury bezwzględnej w układzie SI nazywana jest kelwinem (w skrócie K). Dlatego jeden stopień w skali Celsjusza jest równy jednemu stopniowi w skali Kelvina: 1 °C = 1 K.

Zatem temperatura bezwzględna, zgodnie z definicją podaną wzorem (3.7.6), jest wielkością pochodną zależną od temperatury Celsjusza i wyznaczonej eksperymentalnie wartości a. Ma to jednak fundamentalne znaczenie.

Z punktu widzenia teorii kinetyki molekularnej temperatura bezwzględna jest związana ze średnią energią kinetyczną chaotycznego ruchu atomów lub cząsteczek. Na T = OK, ruch termiczny cząsteczek zatrzymuje się. Zostanie to omówione bardziej szczegółowo w rozdziale 4.

Zależność objętości od temperatury bezwzględnej

Używając skali Kelvina, prawo Gay-Lussaca (3.6.4) można zapisać w prostszej formie. Ponieważ

(3.7.7)

Objętość gazu o danej masie przy stałym ciśnieniu jest wprost proporcjonalna do temperatury bezwzględnej.

Wynika z tego, że stosunek objętości gazu o tej samej masie w różnych stanach przy tym samym ciśnieniu jest równy stosunkowi temperatur bezwzględnych:

(3.7.8)

Istnieje minimalna możliwa temperatura, w której zanika objętość (i ciśnienie) gazu doskonałego. To jest temperatura zera absolutnego:-273°C. Wygodnie jest liczyć temperaturę od zera absolutnego. W ten sposób zbudowana jest bezwzględna skala temperatury.