Kabisa 0. Kwa nini haiwezekani kufikia joto la sifuri kabisa

Wakati ripoti ya hali ya hewa inatabiri joto karibu na sifuri, hupaswi kwenda kwenye rink ya skating: barafu itayeyuka. Kiwango cha kuyeyuka kwa barafu huchukuliwa kuwa nyuzi joto sifuri, kiwango cha joto kinachojulikana zaidi.
Tunafahamu sana viwango hasi vya digrii Celsius - digrii<ниже нуля>, digrii za baridi. Wengi joto la chini Duniani ilirekodiwa huko Antaktika: -88.3°C. Hata joto la chini linawezekana nje ya Dunia: juu ya uso wa Mwezi usiku wa manane wa mwezi inaweza kufikia -160 ° C.
Lakini joto la chini kiholela haliwezi kuwepo popote. Joto la chini sana - sifuri kabisa - inalingana na - 273.16 ° kwenye mizani ya Selsiasi.
Kutoka sifuri kabisa hutoka kwa kiwango cha joto kabisa, kipimo cha Kelvin. Barafu huyeyuka 273.16° Kelvin na maji huchemka kwa 373.16° K. Kwa hivyo, nyuzi joto K. sawa na shahada C. Lakini kwa kipimo cha Kelvin, halijoto zote ni chanya.
Kwa nini 0°K ndio kikomo cha baridi?
Joto ni mwendo wa machafuko wa atomi na molekuli za dutu. Wakati dutu imepozwa, nishati ya joto huondolewa kutoka kwayo, na harakati ya random ya chembe ni dhaifu. Hatimaye, kwa baridi kali, joto<пляска>chembe karibu kuacha kabisa. Atomu na molekuli zinaweza kuganda kabisa kwenye halijoto ambayo inachukuliwa kuwa sufuri kabisa. Kulingana na kanuni mechanics ya quantum, kwa sifuri kabisa itakuwa mwendo wa joto wa chembe ambazo zingekoma, lakini chembe zenyewe hazingeganda, kwani haziwezi kupumzika kabisa. Kwa hivyo, kwa sifuri kabisa, chembe lazima bado zihifadhi aina fulani ya mwendo, unaoitwa mwendo wa sifuri.

Walakini, kupoza dutu kwa joto chini ya sifuri kabisa ni wazo lisilo na maana kama, tuseme, nia.<идти медленнее, чем стоять на месте>.

Kwa kuongezea, hata kufikia sifuri kabisa ni karibu haiwezekani. Unaweza tu kumkaribia. Kwa sababu kwa vyovyote huwezi kuondoa kabisa nishati yote ya joto kutoka kwa dutu. Baadhi ya nishati ya joto hubakia kwenye baridi kali zaidi.
Je, unawezaje kufikia halijoto ya chini kabisa?
Kufungia dutu ni ngumu zaidi kuliko inapokanzwa. Hii inaweza kuonekana hata kutokana na kulinganisha kwa muundo wa jiko na jokofu.
Katika friji nyingi za kaya na viwanda, joto huondolewa kutokana na uvukizi wa kioevu maalum - freon, ambayo huzunguka kupitia zilizopo za chuma. Siri ni kwamba freon inaweza kubaki katika hali ya kioevu tu kwa joto la chini la kutosha. Katika chumba cha friji, kutokana na joto la chumba, huwaka na kuchemsha, na kugeuka kuwa mvuke. Lakini mvuke hukandamizwa na compressor, kioevu na huingia kwenye evaporator, na kujaza upotevu wa freon iliyovukizwa. Nishati hutumiwa kuendesha compressor.
Katika vifaa vya baridi vya kina, carrier wa baridi ni kioevu cha baridi-baridi - heliamu ya kioevu. Haina rangi, nyepesi (mara 8 nyepesi kuliko maji), ina chemsha chini shinikizo la anga saa 4.2 ° K, na katika utupu - saa 0.7 ° K. Joto la chini zaidi hutolewa na isotopu nyepesi ya heliamu: 0.3°K.
Kuweka friji ya kudumu ya heliamu ni vigumu sana. Utafiti unafanywa tu katika bafu na heliamu ya kioevu. Na ili kuyeyusha gesi hii, wanafizikia hutumia mbinu tofauti. Kwa mfano, heliamu iliyopozwa kabla na iliyoshinikizwa hupanuliwa, iliyotolewa kupitia shimo nyembamba kwenye chumba cha utupu. Wakati huo huo, joto hupungua zaidi na baadhi ya gesi hugeuka kuwa kioevu. Ni ufanisi zaidi sio tu kupanua gesi iliyopozwa, lakini pia kulazimisha kufanya kazi - kusonga pistoni.
Heliamu ya kioevu inayotokana huhifadhiwa katika thermoses maalum - Flasks za Dewar. Gharama ya kioevu hiki baridi sana (moja pekee ambayo haina kufungia kwa sifuri kabisa) inageuka kuwa ya juu kabisa. Walakini, heliamu ya kioevu hutumiwa zaidi na zaidi siku hizi, sio tu katika sayansi, bali pia katika vifaa anuwai vya kiufundi.
Joto la chini kabisa lilipatikana kwa njia tofauti. Inabadilika kuwa molekuli za chumvi zingine, kwa mfano chromium alum ya potasiamu, zinaweza kuzunguka kwa nguvu. mistari ya sumaku. Chumvi hii hupozwa awali na heliamu kioevu hadi 1°K na kuwekwa kwenye uga wenye nguvu wa sumaku. Katika kesi hii, molekuli huzunguka pamoja mistari ya nguvu, na joto lililotolewa linachukuliwa na heliamu ya kioevu. Kisha uwanja wa sumaku huondolewa ghafla, molekuli hugeuka tena pande tofauti, na kutumika

Kazi hii inasababisha baridi zaidi ya chumvi. Hivi ndivyo tulivyopata joto la 0.001 ° K. Kutumia njia sawa kwa kanuni, kwa kutumia vitu vingine, tunaweza kupata joto la chini hata.
Joto la chini kabisa lililopatikana hadi sasa Duniani ni 0.00001° K.

Umiminiko mwingi

Dutu iliyogandishwa hadi joto la chini kabisa katika bafu za heliamu kioevu hubadilika dhahiri. Mpira inakuwa brittle, risasi inakuwa ngumu kama chuma na elastic, aloi nyingi huongeza nguvu.

Heliamu ya kioevu yenyewe hutenda kwa njia ya kipekee. Kwa joto la chini ya 2.2 ° K, hupata mali isiyo ya kawaida kwa vinywaji vya kawaida - superfluidity: baadhi yake hupoteza kabisa mnato na inapita kupitia nyufa nyembamba bila msuguano wowote.
Jambo hili liligunduliwa mwaka wa 1937 na mwanafizikia wa Soviet Academician P. JI. Kapitsa, kisha ilielezwa na Academician JI. D. Landau.
Inatokea kwamba kwa joto la chini-chini huanza kuwa na athari inayoonekana sheria za quantum tabia ya dutu. Kama moja ya sheria hizi inahitaji, nishati inaweza kuhamishwa kutoka kwa mwili hadi kwa mwili tu katika sehemu zilizoainishwa vizuri - quanta. Kuna kiasi kidogo cha joto katika heliamu ya kioevu hivi kwamba haitoshi kwa atomi zote. Sehemu ya kioevu, isiyo na quanta ya joto, inabaki kana kwamba iko kwenye joto la sifuri kabisa, atomi zake hazishiriki kabisa katika mwendo wa joto na haziingiliani kwa njia yoyote na kuta za chombo. Sehemu hii (iliitwa helium-H) ina unyevu kupita kiasi. Halijoto inapopungua, heliamu-P huongezeka zaidi na zaidi, na kwa sufuri kabisa heliamu yote inaweza kugeuka kuwa heliamu-H.
Umwagikaji mwingi sasa umesomwa kwa undani sana na hata umepata kuwa muhimu matumizi ya vitendo: kwa msaada wake inawezekana kutenganisha isotopu ya heliamu.

Superconductivity

Karibu na sifuri kabisa, mabadiliko ya kuvutia sana hutokea katika mali ya umeme ya vifaa vingine.
Mnamo 1911, mwanafizikia wa Uholanzi Kamerlingh Onnes alifanya ugunduzi usiyotarajiwa: ikawa kwamba kwa joto la 4.12 ° K, upinzani wa umeme katika zebaki hupotea kabisa. Mercury inakuwa superconductor. Mkondo wa umeme unaoingizwa kwenye pete ya superconducting haufifu na unaweza kutiririka karibu milele.
Juu ya pete kama hiyo, mpira wa superconducting utaelea angani na sio kuanguka, kama hadithi ya hadithi.<гроб Магомета>, kwa sababu mvuto wake ni fidia na repulsion magnetic kati ya pete na mpira. Baada ya yote, sasa inayoendelea kwenye pete itaunda uwanja wa sumaku, na, kwa upande wake, itasababisha mkondo wa umeme kwenye mpira na kwa hiyo uwanja wa sumaku ulioelekezwa kinyume.
Mbali na zebaki, bati, risasi, zinki, na alumini zina superconductivity karibu na sufuri kabisa. Mali hii imepatikana katika vipengele 23 na aloi zaidi ya mia tofauti na misombo mingine ya kemikali.
Joto ambalo halijoto kubwa huonekana (joto muhimu) hufunika anuwai pana - kutoka 0.35 ° K (hafnium) hadi 18 ° K (aloi ya niobium-tin).
Hali ya superconductivity, kama super-
fluidity imechunguzwa kwa kina. Vitegemezi vimepatikana joto muhimu kutoka kwa muundo wa ndani wa vifaa na nje shamba la sumaku. Nadharia ya kina ya superconductivity ilitengenezwa (mchango muhimu ulitolewa na mwanasayansi wa Soviet Academician N. N. Bogolyubov).
Kiini cha jambo hili la kushangaza ni tena quantum tu. Kwa joto la chini kabisa, elektroni huingia

superconductor huunda mfumo wa chembe zilizounganishwa kwa jozi ambazo haziwezi kutoa nishati kimiani kioo, tumia kiasi cha nishati kuipasha moto. Jozi za elektroni husogea kana kwamba<танцуя>, kati<прутьями решетки>- ioni na kuzipita bila migongano na uhamishaji wa nishati.
Superconductivity inazidi kutumika katika teknolojia.
Kwa mfano, solenoids superconducting hutumiwa katika mazoezi - coils ya superconductor immersed katika heliamu kioevu. Mara baada ya kushawishiwa sasa na, kwa hiyo, shamba la magnetic linaweza kuhifadhiwa ndani yao kwa muda mrefu kama unavyotaka. Inaweza kufikia ukubwa mkubwa - zaidi ya 100,000 oersted. Katika siku zijazo, vifaa vya nguvu vya juu vya viwanda bila shaka vitaonekana - motors za umeme, sumaku za umeme, nk.
Katika redio ya umeme jukumu muhimu amplifiers ultra-nyeti na oscillators kuanza kucheza mawimbi ya sumakuumeme, ambayo hufanya kazi vizuri katika bafu na heliamu ya kioevu - kuna ndani<шумы>vifaa. Katika teknolojia ya kompyuta ya elektroniki, mustakabali mzuri umeahidiwa kwa swichi zenye nguvu ya chini - cryotrons (angalia Art.<Пути электроники>).
Si vigumu kufikiria jinsi inavyojaribu kuendeleza uendeshaji wa vifaa vile katika eneo la joto la juu, linaloweza kupatikana zaidi. KATIKA Hivi majuzi tumaini la kuunda superconductors za filamu za polymer hufungua. Hali ya pekee ya conductivity ya umeme katika nyenzo hizo huahidi fursa nzuri ya kudumisha superconductivity hata kwa joto la kawaida. Wanasayansi wanaendelea kutafuta njia za kutambua tumaini hili.

Katika kina cha nyota

Na sasa hebu tuangalie katika ulimwengu wa kitu cha moto zaidi duniani - ndani ya kina cha nyota. Ambapo joto hufikia mamilioni ya digrii.
Mwendo wa joto wa nasibu katika nyota ni mkali sana hivi kwamba atomi nzima haziwezi kuwepo hapo: zinaharibiwa katika migongano mingi.
Dutu ambayo ni moto sana haiwezi kuwa ngumu, au kioevu, au gesi. Iko katika hali ya plasma, i.e. mchanganyiko wa chaji ya umeme<осколков>atomi - viini vya atomiki na elektroni.
Plasma ni hali ya kipekee ya maada. Kwa kuwa chembe zake ni chaji ya umeme, ni nyeti kwa nguvu za umeme na sumaku. Kwa hivyo, ukaribu wa karibu wa viini viwili vya atomiki (hubeba malipo chanya) ni jambo adimu. Wakati tu msongamano mkubwa na halijoto kubwa kugongana viini vya atomiki kuweza kufika karibu. Kisha athari za nyuklia hufanyika - chanzo cha nishati kwa nyota.
Nyota ya karibu zaidi kwetu, Jua, ina plasma ya hidrojeni, ambayo huwashwa ndani ya matumbo ya nyota hadi digrii milioni 10. Chini ya hali kama hizi, kukutana kwa karibu kwa viini vya hidrojeni haraka - protoni, ingawa ni nadra, hufanyika. Wakati mwingine protoni zinazokaribia huingiliana: baada ya kushinda kurudisha nyuma umeme, huanguka kwa nguvu ya nguvu kubwa za nyuklia za kivutio, haraka.<падают>juu ya kila mmoja na kuunganisha. Hapa urekebishaji wa papo hapo hutokea: badala ya protoni mbili, deuteron (kiini cha isotopu ya hidrojeni nzito), positron na neutrino huonekana. Nishati iliyotolewa ni volti milioni 0.46 za elektroni (MeV).
Kila protoni ya jua inaweza kuingia katika athari kama hiyo kwa wastani mara moja kila miaka bilioni 14. Lakini kuna protoni nyingi sana kwenye matumbo ya mwanga kwamba hapa na pale tukio hili lisilowezekana hutokea - na nyota yetu inawaka na mwali wake sawa, unaoangaza.
Mchanganyiko wa deuterons ni hatua ya kwanza tu ya mabadiliko ya thermonuclear ya jua. Deuteron aliyezaliwa hivi karibuni (kwa wastani baada ya sekunde 5.7) huchanganyika na protoni nyingine. Nucleus ya heliamu nyepesi na mionzi ya gamma huonekana mionzi ya sumakuumeme. 5.48 MeV ya nishati imetolewa.
Hatimaye, kwa wastani mara moja kila baada ya miaka milioni, nuklei mbili za heliamu nyepesi zinaweza kuungana na kuunganishwa. Kisha kiini cha heliamu ya kawaida (chembe ya alpha) huundwa na protoni mbili zinagawanyika. 12.85 MeV ya nishati imetolewa.
Hatua tatu hii<конвейер>athari za nyuklia sio pekee. Kuna mlolongo mwingine wa mabadiliko ya nyuklia, ya haraka zaidi. Viini vya atomiki vya kaboni na nitrojeni hushiriki ndani yake (bila kuliwa). Lakini katika chaguzi zote mbili, chembe za alpha zinaunganishwa kutoka kwa viini vya hidrojeni. Kwa kusema kwa mfano, plasma ya hidrojeni ya Jua<сгорает>, kugeuka kuwa<золу>- plasma ya heliamu. Na wakati wa awali ya kila gramu ya plasma ya heliamu, 175,000 kWh ya nishati hutolewa. Kiasi kikubwa!
Kila sekunde Jua hutoa nishati 4,1033, na kupoteza uzito wa 4,1012 g (tani milioni 4) za maada. Lakini jumla ya wingi wa Jua ni tani 2,1027 Hii ina maana kwamba katika miaka milioni, shukrani kwa mionzi, Jua<худеет>moja tu ya milioni kumi ya wingi wake. Takwimu hizi zinaonyesha kwa ufasaha ufanisi wa athari za nyuklia na thamani kubwa ya kalori ya nishati ya jua.<горючего>- hidrojeni.
Mchanganyiko wa thermonuclear inaonekana ndio chanzo kikuu cha nishati kwa nyota zote. Katika joto tofauti na msongamano wa mambo ya ndani ya nyota, aina tofauti za athari hutokea. Hasa, jua<зола>-heliamu nuclei - kwa digrii milioni 100 yenyewe inakuwa thermonuclear<горючим>. Kisha hata viini vizito vya atomiki - kaboni na hata oksijeni - vinaweza kuunganishwa kutoka kwa chembe za alpha.
Kulingana na wanasayansi wengi, Metagalaksi yetu yote kwa ujumla pia ni matunda ya muunganisho wa nyuklia, ambao ulifanyika kwa joto la digrii bilioni (ona Art.<Вселенная вчера, сегодня и завтра>).

Kuelekea jua la bandia

Thamani ya ajabu ya kaloriki ya thermonuclear<горючего>iliwahimiza wanasayansi kufikia utekelezaji bandia wa athari za muunganisho wa nyuklia.
<Горючего>- Kuna isotopu nyingi za hidrojeni kwenye sayari yetu. Kwa mfano, tritium ya hidrojeni nzito zaidi inaweza kuzalishwa kutoka kwa lithiamu ya chuma katika vinu vya nyuklia. Na hidrojeni nzito - deuterium ni sehemu ya maji nzito, ambayo inaweza kutolewa kutoka kwa maji ya kawaida.
Hidrojeni nzito inayotolewa kutoka kwa glasi mbili za maji ya kawaida inaweza kutoa nishati nyingi katika kinu cha nyuklia kama inavyotolewa sasa kwa kuchoma pipa la petroli ya hali ya juu.
Ugumu ni preheat<горючее>kwa halijoto ambayo inaweza kuwaka kwa moto wenye nguvu wa nyuklia.
Tatizo hili lilitatuliwa kwanza katika bomu ya hidrojeni. Isotopu za hidrojeni huko huwashwa na mlipuko bomu ya atomiki, ambayo inaambatana na joto la dutu kwa makumi mengi ya mamilioni ya digrii. Katika toleo moja la bomu ya hidrojeni, mafuta ya thermonuclear ni kiwanja cha kemikali hidrojeni nzito yenye lithiamu nyepesi - deuteride ya lithiamu nyepesi. Poda hii nyeupe, sawa na chumvi ya meza,<воспламеняясь>kutoka<спички>, ambayo ni bomu la atomiki, hulipuka papo hapo na kuunda halijoto ya mamia ya mamilioni ya digrii.
Ili kuanzisha mmenyuko wa amani wa nyuklia, ni lazima kwanza mtu ajifunze jinsi ya kupasha joto dozi ndogo za plasma ya isotopu za hidrojeni zenye kutosha kwa joto la mamia ya mamilioni ya digrii bila huduma za bomu la atomiki. Tatizo hili ni mojawapo ya magumu zaidi katika fizikia ya kisasa inayotumika. Wanasayansi kote ulimwenguni wamekuwa wakifanya kazi juu yake kwa miaka mingi.
Tayari tumesema kuwa ni harakati ya machafuko ya chembe zinazounda joto la miili, na wastani wa nishati harakati zao za nasibu na inalingana na joto. Ili joto mwili wa baridi ina maana ya kuunda ugonjwa huu kwa njia yoyote.
Fikiria vikundi viwili vya wakimbiaji wakikimbilia kila mmoja. Kwa hivyo waligongana, wakachanganyikiwa, kuponda na kuchanganyikiwa kulianza. Fujo kubwa!
Vivyo hivyo, wanafizikia hapo awali walijaribu kupata joto la juu - kwa kugongana na jeti za gesi. shinikizo la juu. Gesi hiyo iliwaka hadi digrii 10 elfu. Wakati mmoja hii ilikuwa rekodi: joto lilikuwa kubwa zaidi kuliko juu ya uso wa Jua.
Lakini kwa njia hii, zaidi, inapokanzwa polepole, isiyo ya kulipuka ya gesi haiwezekani, kwani shida ya joto huenea mara moja kwa pande zote, ikipasha joto kuta za chumba cha majaribio na mazingira. Joto linalosababisha haraka huacha mfumo, na haiwezekani kuitenga.
Ikiwa jets za gesi zinabadilishwa na mtiririko wa plasma, tatizo la insulation ya mafuta inabakia kuwa ngumu sana, lakini pia kuna matumaini ya ufumbuzi wake.
Kweli, plasma haiwezi kulindwa kutokana na upotezaji wa joto na vyombo vilivyotengenezwa na hata dutu ya kinzani zaidi. Katika kuwasiliana na kuta imara, plasma ya moto hupungua mara moja. Lakini unaweza kujaribu kushikilia na joto plasma kwa kuunda mkusanyiko wake katika utupu ili usigusa kuta za chumba, lakini hutegemea utupu, bila kugusa chochote. Hapa tunapaswa kuchukua fursa ya ukweli kwamba chembe za plasma hazina upande wowote, kama atomi za gesi, lakini zina chaji ya umeme. Kwa hiyo, wakati wa kusonga, wanakabiliwa na nguvu za magnetic. Kazi inatokea: kuunda uwanja wa sumaku wa usanidi maalum ambao plasma ya moto ingening'inia kama kwenye begi iliyo na kuta zisizoonekana.
Fomu rahisi zaidi Aina hii ya nishati huundwa moja kwa moja wakati mapigo yenye nguvu yanapitishwa kupitia plasma mkondo wa umeme. Katika kesi hiyo, nguvu za magnetic zinaingizwa karibu na kamba ya plasma, ambayo huwa na compress kamba. Plasma imetenganishwa na kuta za bomba la kutokwa, na kwenye mhimili wa kamba katika kuponda kwa chembe joto huongezeka hadi digrii milioni 2.
Katika nchi yetu, majaribio kama haya yalifanywa nyuma mnamo 1950 chini ya uongozi wa wasomi JI. A. Artsimovich na M. A. Leontovich.
Mwelekeo mwingine wa majaribio ni matumizi ya chupa ya magnetic, iliyopendekezwa mwaka wa 1952 na mwanafizikia wa Soviet G.I. Chupa ya sumaku imewekwa kwenye chumba cha cork - chumba cha utupu cha cylindrical kilicho na upepo wa nje, ambao hupunguzwa kwenye ncha za chumba. Ya sasa inapita kwa njia ya vilima inajenga shamba la magnetic katika chumba. Mistari yake ya shamba katika sehemu ya kati iko sambamba na jenereta za silinda, na mwisho wao ni compressed na kuunda plugs magnetic. Chembe za plasma hudungwa katika curl ya chupa ya sumaku karibu na mistari ya shamba na huonyeshwa kutoka kwenye plugs. Matokeo yake, plasma huhifadhiwa ndani ya chupa kwa muda. Ikiwa nishati ya chembe za plasma zilizoletwa ndani ya chupa ni za kutosha na zipo za kutosha, huingia katika mwingiliano wa nguvu ngumu, harakati zao zilizoamriwa hapo awali huchanganyikiwa, huharibika - joto la viini vya hidrojeni huongezeka hadi makumi ya mamilioni ya digrii.
Kupokanzwa kwa ziada kunapatikana kwa umeme<ударами>kwa plazima, mgandamizo wa uwanja wa sumaku, n.k. Sasa plazima ya viini vizito vya hidrojeni huwashwa hadi mamia ya mamilioni ya digrii. Kweli, hii inaweza kufanywa ama kwa muda mfupi, au kwa msongamano mdogo wa plasma.
Ili kuanzisha mmenyuko wa kujitegemea, joto na wiani wa plasma lazima ziongezwe zaidi. Hii ni vigumu kufikia. Hata hivyo, tatizo hilo, kama wanasayansi wanavyosadikishwa, bila shaka linaweza kutatuliwa.

G.B. Anfilov

Kuchapisha picha na vifungu vya kunukuu kutoka kwa wavuti yetu kwenye nyenzo zingine kunaruhusiwa mradi kiungo cha chanzo na picha kimetolewa.

Neno "joto" lilionekana wakati wanafizikia walifikiri hivyo Miili ya joto inajumuisha kiasi kikubwa cha dutu maalum - caloric - kuliko miili sawa, lakini baridi. Na hali ya joto ilitafsiriwa kama thamani inayolingana na kiasi cha caloric katika mwili. Tangu wakati huo, joto la mwili wowote limepimwa kwa digrii. Lakini kwa kweli hii ni kipimo nishati ya kinetic molekuli zinazosonga, na, kwa msingi wa hii, inapaswa kupimwa kwa Joules, kulingana na Mfumo wa Vitengo C.

dhana " sifuri kabisa joto" linatokana na sheria ya pili ya thermodynamics. Kwa mujibu wake, mchakato wa uhamisho wa joto kutoka kwa mwili wa baridi hadi moto hauwezekani. Dhana hii ilianzishwa Mwanafizikia wa Kiingereza W. Thomson. Kwa mafanikio yake katika fizikia alipewa cheo cha utukufu"Bwana" na jina "Baron Kelvin". Mnamo 1848, W. Thomson (Kelvin) alipendekeza kutumia kipimo cha halijoto ambamo alichukua halijoto ya sifuri kabisa, inayolingana na baridi kali, kama sehemu ya kuanzia, na kuchukua digrii Selsiasi kama thamani ya mgawanyiko. Kitengo cha Kelvin ni 1/27316 ya joto la hatua tatu za maji (kuhusu 0 digrii C), i.e. joto ambalo maji safi Mara moja hupatikana katika aina tatu: barafu, maji ya kioevu na mvuke. halijoto ni halijoto ya chini kabisa inayowezekana ambapo mwendo wa molekuli husimama na haiwezekani tena kutoa nishati ya joto kutoka kwa dutu. Tangu wakati huo, kiwango cha joto kabisa kimepewa jina lake.

Joto hupimwa kwa mizani tofauti

Kiwango cha halijoto kinachotumika sana kinaitwa mizani ya Celsius. Imejengwa kwa pointi mbili: joto awamu ya mpito maji kutoka kioevu hadi mvuke na maji hadi barafu. A. Selsiasi mwaka wa 1742 ilipendekeza kugawanya umbali kati ya pointi rejea katika vipindi 100, na kuchukua maji kama sifuri, na kiwango cha kuganda kama nyuzi 100. Lakini Msweden K. Linnaeus alipendekeza kufanya kinyume. Tangu wakati huo, maji yameganda kwa nyuzi joto sifuri A. Selsiasi. Ingawa inapaswa kuchemsha haswa kwa Celsius. Sufuri kabisa Selsiasi inalingana na minus 273.16 digrii Selsiasi.

Kuna mizani kadhaa zaidi ya joto: Fahrenheit, Reaumur, Rankin, Newton, Roemer. Wana bei tofauti za mgawanyiko. Kwa mfano, kiwango cha Reaumur pia kinajengwa kwenye pointi za kumbukumbu za kuchemsha na kufungia maji, lakini ina mgawanyiko 80. Kiwango cha Fahrenheit, ambacho kilionekana mnamo 1724, kinatumika katika maisha ya kila siku tu katika nchi zingine za ulimwengu, pamoja na USA; moja ni joto la mchanganyiko wa maji barafu na amonia na nyingine ni mwili wa binadamu. Kiwango kimegawanywa katika mgawanyiko mia moja. Sifuri Selsiasi inalingana na 32 Ubadilishaji wa digrii hadi Fahrenheit unaweza kufanywa kwa kutumia fomula: F = 1.8 C + 32. Ubadilishaji wa kinyume: C = (F - 32) / 1.8, ambapo: F - digrii Fahrenheit, C - digrii Selsiasi. Ikiwa wewe ni mvivu sana kuhesabu, nenda kwa huduma ya mtandaoni ya kubadilisha Celsius hadi Fahrenheit. Katika sanduku, ingiza nambari ya digrii Celsius, bofya "Hesabu", chagua "Fahrenheit" na ubofye "Anza". Matokeo yake yataonekana mara moja.

Imepewa jina la mwanafizikia wa Kiingereza (kwa usahihi zaidi Mskoti) William J. Rankin, zamani wa kisasa Kelvin na mmoja wa waundaji thermodynamics ya kiufundi. Kuna pointi tatu muhimu katika kiwango chake: mwanzo ni sifuri kabisa, kiwango cha kufungia cha maji ni digrii 491.67 Rankine na kiwango cha kuchemsha cha maji ni digrii 671.67. Idadi ya mgawanyiko kati ya kuganda kwa maji na kuchemsha kwake kwa Rankine na Fahrenheit ni 180.

Wengi wa mizani hii hutumiwa peke na wanafizikia. Na 40% ya wanafunzi wa shule ya upili wa Amerika waliohojiwa leo walisema kuwa hawajui halijoto ya sifuri ni nini.

SIFURI KABISA

SIFURI KABISA, hali ya joto ambayo vipengele vyote vya mfumo vina kiasi kidogo cha nishati kinachoruhusiwa na sheria za QUANTUM MECHANICS; sifuri kwenye kipimo cha halijoto cha Kelvin, au -273.15°C (-459.67° Fahrenheit). Kwa joto hili, entropy ya mfumo ni kiasi cha nishati inayofaa kwa kukamilisha kazi muhimu, - pia ni sawa na sifuri, ingawa jumla nishati ya mfumo inaweza kuwa tofauti na sifuri.

Kamusi ya ensaiklopidia ya kisayansi na kiufundi.

Tazama "SIFURI KABISA" ni nini katika kamusi zingine:

Joto ni kikomo cha chini cha joto kinachoweza kuwa mwili wa kimwili. Sufuri kabisa hutumika kama kianzio cha kipimo kamili cha halijoto, kama vile mizani ya Kelvin. Kwa kipimo cha Selsiasi, sufuri kabisa inalingana na halijoto ya -273 ... Wikipedia

JOTO SIFURI KABISA- mwanzo wa kiwango cha joto cha thermodynamic; iko kwenye 273.16 K (Kelvin) chini (tazama) maji, i.e. sawa na 273.16°C (Celsius). Sufuri kabisa ndio halijoto ya chini kabisa asilia na haiwezi kufikiwa... Encyclopedia kubwa ya Polytechnic

Hiki ndicho kikomo cha chini cha joto ambacho mwili wa kimwili unaweza kuwa nao. Sufuri kabisa hutumika kama kianzio cha kipimo kamili cha halijoto, kama vile mizani ya Kelvin. Katika kipimo cha Selsiasi, sufuri kabisa inalingana na halijoto ya -273.15 °C.... ... Wikipedia

Joto la sifuri kabisa ni kikomo cha chini cha joto ambacho mwili wa kawaida unaweza kuwa nao. Sufuri kabisa hutumika kama kianzio cha kipimo kamili cha halijoto, kama vile mizani ya Kelvin. Kwa kipimo cha Celsius, sufuri kabisa inalingana na... ... Wikipedia

Razg. Imepuuzwa Mtu asiye na maana, asiye na maana. FRY, 288; BTS, 24; ZS 1996, 33 ...

sufuri- sifuri kabisa ... Kamusi ya Nahau za Kirusi

Nomino ya sifuri na sifuri, m., imetumika. kulinganisha mara nyingi Mofolojia: (hapana) nini? sifuri na sifuri, kwa nini? sifuri na sifuri, (tazama) nini? sifuri na sifuri, je! sifuri na sifuri, vipi kuhusu? kuhusu sifuri, sifuri; PL. Nini? sufuri na sufuri, (hapana) nini? zero na sufuri, kwa nini? sufuri na sufuri, (naona)…… Kamusi Dmitrieva

Sufuri kabisa (sifuri). Razg. Imepuuzwa Mtu asiye na maana, asiye na maana. FRY, 288; BTS, 24; ZS 1996, 33 V sifuri. 1. Jarg. wanasema Utani. chuma. Kuhusu ulevi mkali. Yuganovs, 471; Vakhitov 2003, 22. 2. Zharg. muziki Hasa, kwa mujibu kamili ... ... Kamusi kubwa Maneno ya Kirusi

kabisa- upuuzi mtupu, mamlaka kamili, kutokuwa na dosari kabisa, machafuko kabisa, hadithi za uwongo kabisa, kinga kamili, kiongozi kamili, kiwango cha chini kabisa, mtawala kamili, maadili kamili, sufuri kabisa… ... Kamusi ya Nahau za Kirusi

Vitabu

• Sufuri kabisa, Pavel kabisa. Maisha ya ubunifu wote wa mwanasayansi mwendawazimu wa mbio za Nes ni mafupi sana. Lakini jaribio linalofuata lina nafasi ya kuwepo. Nini kinamngoja mbele yake?...

Umewahi kufikiria jinsi joto linaweza kuwa chini? Sufuri kabisa ni nini? Je, ubinadamu utaweza kuufanikisha na ni fursa gani zitafunguliwa baada ya ugunduzi huo? Maswali haya na mengine yanayofanana kwa muda mrefu yamechukua mawazo ya wanafizikia wengi na watu wanaotamani sana.

Sufuri kabisa ni nini

Hata kama haukupenda fizikia tangu utoto, labda unajua dhana ya joto. Shukrani kwa nadharia ya kinetiki ya molekuli, sasa tunajua kwamba kuna uhusiano fulani wa tuli kati yake na mienendo ya molekuli na atomi: joto la juu la mwili wowote wa kimwili, kasi ya atomi zake husonga, na kinyume chake. Swali linatokea: "Je! kuna kikomo cha chini sana ambacho chembe za msingi waliohifadhiwa mahali?" Wanasayansi wanaamini kwamba hii inawezekana kinadharia; Thamani hii inaitwa sufuri kabisa. Kwa maneno mengine, ni ndogo kikomo kinachowezekana, ambayo mwili wa kimwili unaweza kupozwa. Kuna hata kiwango cha joto kabisa (kiwango cha Kelvin), ambacho sifuri kabisa ni hatua ya kumbukumbu, na mgawanyiko wa kitengo cha kiwango ni sawa na shahada moja. Wanasayansi kote ulimwenguni wanaendelea kufanya kazi ili kufikia thamani iliyopewa, kwa kuwa hii inaahidi matarajio makubwa kwa wanadamu.

Kwa nini hii ni muhimu sana

Halijoto ya chini sana na ya juu sana inahusiana kwa karibu na dhana ya utelezi na upitishaji hewa. Kutoweka kwa upinzani wa umeme katika superconductors itafanya iwezekanavyo kufikia maadili ya ufanisi isiyofikiriwa na kuondoa upotezaji wowote wa nishati. Ikiwa tunaweza kupata njia ambayo ingeturuhusu kufikia kwa uhuru thamani ya "sifuri kabisa," shida nyingi za wanadamu zingetatuliwa. Treni zinazozunguka juu ya reli, injini nyepesi na ndogo, transfoma na jenereta, magnetoencephalography ya usahihi wa hali ya juu, saa za usahihi wa hali ya juu - hii ni mifano michache tu ya kile ambacho superconductivity inaweza kuleta maishani mwetu.

Maendeleo ya hivi punde ya kisayansi

Mnamo Septemba 2003, watafiti kutoka MIT na NASA waliweza kupoza gesi ya sodiamu hadi rekodi ya chini. Wakati wa jaribio, walikuwa nusu tu ya bilioni ya digrii fupi ya mstari wa kumaliza (sifuri kabisa). Wakati wa vipimo, sodiamu ilikuwa mara kwa mara kwenye uwanja wa magnetic, ambao uliizuia kugusa kuta za chombo. Iwapo ingewezekana kuondokana na kizuizi cha joto, mwendo wa Masi katika gesi ungeacha kabisa, kwa sababu baridi hiyo ingeweza kutoa nishati yote kutoka kwa sodiamu. Watafiti walitumia mbinu ambayo mwandishi (Wolfgang Ketterle) alipokea mnamo 2001 Tuzo la Nobel katika fizikia. Jambo kuu katika majaribio lilikuwa michakato ya gesi Bose-Einstein condensation. Wakati huo huo, hakuna mtu bado amefuta sheria ya tatu ya thermodynamics, kulingana na ambayo sifuri kabisa sio tu isiyoweza kushindwa, lakini pia thamani isiyoweza kupatikana. Kwa kuongezea, kanuni ya kutokuwa na uhakika ya Heisenberg inatumika, na atomi haziwezi kuacha kufa kwenye nyimbo zao. Kwa hivyo, kwa sasa, halijoto ya sifuri kabisa bado haiwezi kupatikana kwa sayansi, ingawa wanasayansi wameweza kuikaribia kwa umbali usio na maana.