Абсолютна нула

Абсолютната нула е температурата, при която частиците на материята (молекули и атоми) са с най-ниска енергия. Някои хора смятат, че при абсолютната нула частиците губят цялата си енергия и спират да се движат. Това не е вярно. В квантовата физика съществува нещо, наречено енергия на нулевата точка, което означава, че дори след като цялата енергия на частиците е премахната, те все още имат някаква енергия. Това се дължи на принципа на неопределеност на Хайзенберг, който гласи, че колкото повече се знае за положението на частицата, толкова по-малко може да се знае за нейния импулс, и обратно. Следователно една частица не може да бъде напълно спряна, защото тогава ще се знае точното ѝ положение и импулс.

Някои хора са създали температури, много близки до абсолютната нула: рекордната температура е била 100 pK (сто пикокелвина, равно на 10-10 келвина) над абсолютната нула. Дори доближаването до абсолютната нула е трудно, тъй като всичко, което се допира до охлаждан обект, близък до абсолютната нула, би отдало топлина на обектите. Учените използват лазери, за да забавят атомите при охлаждане на обекти до много ниски температури.

Температурните скали на Келвин и Ранкин са определени така, че абсолютната нула е 0 градуса по Келвин (K) или 0 градуса по Ранкин (°R). Скалите на Целзий и Фаренхайт са определени така, че абсолютната нула е -273,15 °C или -459,67 °F.

На този етап налягането на частиците е равно на нула. Ако начертаем графиката към него, ще видим, че температурата на частиците е нула. Температурата не може да се понижи повече. Също така частиците не могат да се движат и в "обратна посока", защото тъй като движението на частиците е вибрация, вибрирането в обратна посока не би било нищо друго освен просто повторно вибриране. Колкото повече температурата на даден обект се доближава до абсолютната нула, толкова по-малко съпротивление оказва материалът на електричеството, поради което той ще провежда електричество почти перфектно, без измеримо съпротивление.

Третиятзакон на термодинамиката гласи, че нищо не може да има температура, равна на абсолютната нула.

Вторият закон на термодинамиката гласи, че всички двигатели, които се задвижват от топлина (като автомобилните и парните влакови двигатели), трябва да отделят отпадна топлина и не могат да бъдат 100% ефективни. Това е така, защото ефективността (процентът на енергията, която двигателят изразходва и която действително се използва за изпълнение на работата му) е 100%×(1-Външна/Вътрешна), която е 100% само ако външната температура е абсолютна нула, което не е възможно. Така че един двигател не може да бъде 100% ефективен, но можете да приближите ефективността му до 100%, като направите вътрешната температура по-висока и/или външната температура по-ниска.

Въпроси и отговори

В: Какво е абсолютната нула?

В: Абсолютната нула означава ли, че частиците губят цялата си енергия и спират да се движат?

Въпрос: Какъв е температурният рекорд, постигнат близо до абсолютната нула?

В: Как учените охлаждат обекти до много ниски температури?

В: Как се определят скалите на Целзий и Фаренхайт спрямо абсолютната нула?

В: Какво казва Третият закон на термодинамиката за абсолютната нула?

В: Как може да се увеличи ефективността на двигателя до 100 %?

Търсене по буква