Tuyệt đối 0. Tại sao bạn không thể đạt đến nhiệt độ không tuyệt đối

Khi báo cáo thời tiết dự đoán nhiệt độ quanh mức 0, bạn không nên đến sân trượt băng: băng sẽ tan chảy. Nhiệt độ tan chảy của nước đá được lấy bằng 0 độ C - thang nhiệt độ phổ biến nhất.
Chúng tôi nhận thức rõ về độ âm của thang độ C - độ<ниже нуля>, độ lạnh. Nhiệt độ thấp nhất trên Trái đất được ghi nhận ở Nam Cực: -88,3 ° C. Bên ngoài Trái đất, nhiệt độ thậm chí còn thấp hơn có thể xảy ra: trên bề mặt Mặt trăng vào nửa đêm âm lịch, nhiệt độ có thể lên tới -160 ° C.
Nhưng không nơi nào có thể có nhiệt độ thấp tùy tiện. Nhiệt độ cực thấp - độ không tuyệt đối - trên thang độ C tương ứng với - 273,16 °.
Thang nhiệt độ tuyệt đối, thang Kelvin, bắt nguồn từ độ không tuyệt đối. Băng tan ở 273,16 ° Kelvin, và nước sôi ở 373,16 ° K. Do đó, độ K bằng độ C. Nhưng trên thang Kelvin, tất cả các nhiệt độ đều dương.
Tại sao 0 ° K là giới hạn của lạnh?
Nhiệt là sự chuyển động hỗn loạn của các nguyên tử, phân tử vật chất. Khi một chất bị làm lạnh, năng lượng nhiệt sẽ bị lấy đi khỏi nó, và trong trường hợp này, chuyển động ngẫu nhiên của các hạt sẽ yếu đi. Cuối cùng, với khả năng làm mát mạnh mẽ, nhiệt<пляска>hạt gần như dừng lại hoàn toàn. Các nguyên tử và phân tử sẽ đóng băng hoàn toàn ở nhiệt độ được coi là độ không tuyệt đối. Theo các nguyên tắc của cơ học lượng tử, ở độ không tuyệt đối, chính xác thì chuyển động nhiệt của các hạt sẽ dừng lại, nhưng bản thân các hạt sẽ không đóng băng, vì chúng không thể hoàn toàn ở trạng thái nghỉ. Do đó, ở độ không tuyệt đối, các hạt vẫn phải giữ lại một dạng chuyển động nào đó, được gọi là không.

Tuy nhiên, để làm lạnh một chất đến nhiệt độ dưới độ không tuyệt đối là một ý tưởng vô nghĩa, chẳng hạn như ý định<идти медленнее, чем стоять на месте>.

Hơn nữa, ngay cả việc đạt đến độ không tuyệt đối chính xác cũng gần như là không thể. Bạn chỉ có thể đến gần anh ấy hơn. Bởi vì tuyệt đối tất cả nhiệt năng của nó không thể bị lấy đi khỏi một chất bằng bất kỳ phương tiện nào. Một phần nhiệt năng vẫn còn trong quá trình làm lạnh sâu nhất.
Làm thế nào để chúng đạt đến nhiệt độ cực thấp?
Làm đông lạnh một chất khó hơn làm nóng nó. Có thể thấy điều này ít nhất khi so sánh thiết kế của bếp nấu và tủ lạnh.
Trong hầu hết các tủ lạnh gia dụng và tủ lạnh công nghiệp, nhiệt được loại bỏ do sự bay hơi của một chất lỏng đặc biệt - freon, lưu thông qua các ống kim loại. Bí mật là freon có thể duy trì ở trạng thái lỏng chỉ ở nhiệt độ đủ thấp. Trong buồng lạnh do nhiệt của buồng nóng lên và sôi, chuyển thành hơi. Nhưng hơi nước được máy nén nén lại, hóa lỏng và đi vào dàn bay hơi, bù lại lượng freon bay hơi mất đi. Năng lượng được sử dụng để chạy máy nén.
Trong các thiết bị làm lạnh sâu, chất mang lạnh là chất lỏng siêu lạnh - helium lỏng. Không màu, nhẹ (nhẹ hơn nước 8 lần), nó sôi dưới áp suất khí quyển ở 4,2 ° K và trong chân không ở 0,7 ° K. Nhiệt độ thậm chí còn thấp hơn do đồng vị nhẹ của heli: 0,3 ° K.
Khá khó để sắp xếp một tủ lạnh helium vĩnh viễn. Nghiên cứu được thực hiện đơn giản trong bồn tắm helium lỏng. Và để hóa lỏng loại khí này, các nhà vật lý sử dụng các kỹ thuật khác nhau. Ví dụ, heli được làm mát trước và nén được mở rộng bằng cách giải phóng nó qua một lỗ mỏng vào buồng chân không. Đồng thời, nhiệt độ vẫn giảm và một phần của chất khí chuyển thành chất lỏng. Hiệu quả hơn không chỉ để giãn nở khí được làm mát mà còn làm cho nó hoạt động - chuyển động pít-tông.
Heli lỏng tạo thành được lưu trữ trong các bình nhiệt đặc biệt - bình Dewar. Giá thành của chất lỏng lạnh nhất này (chất duy nhất không đóng băng ở độ không tuyệt đối) là khá cao. Tuy nhiên, helium lỏng hiện đang được sử dụng ngày càng rộng rãi, không chỉ trong khoa học mà còn trong các thiết bị kỹ thuật khác nhau.
Nhiệt độ thấp nhất đã đạt được theo một cách khác. Hóa ra là các phân tử của một số muối, chẳng hạn như phèn kali crom, có thể quay dọc theo các đường sức từ. Muối này được làm lạnh sơ bộ bằng helium lỏng đến 1 ° K và đặt trong một từ trường mạnh. Trong trường hợp này, các phân tử quay dọc theo đường sức, và nhiệt giải phóng sẽ bị helium lỏng lấy đi. Sau đó, từ trường bị loại bỏ mạnh, các phân tử lại quay theo các hướng khác nhau, và chi

công việc này dẫn đến việc làm nguội muối hơn nữa. Do đó, người ta thu được nhiệt độ 0,001 ° K. Về nguyên tắc, bằng một phương pháp tương tự, sử dụng các chất khác, người ta có thể thu được nhiệt độ thậm chí còn thấp hơn.
Nhiệt độ thấp nhất thu được cho đến nay trên Trái đất là 0,00001 ° K.

Siêu lỏng

Chất được đông lạnh đến nhiệt độ cực thấp trong bể chứa helium lỏng thay đổi rõ rệt. Cao su trở nên giòn, chì trở nên cứng như thép và đàn hồi, nhiều hợp kim làm tăng độ bền.

Bản thân helium lỏng hoạt động theo một cách đặc biệt. Ở nhiệt độ dưới 2,2 ° K, nó có được một đặc tính chưa từng có đối với chất lỏng thông thường - tính siêu lỏng: một số nó mất hoàn toàn độ nhớt và chảy mà không có bất kỳ ma sát nào qua các khe hẹp nhất.
Hiện tượng này, được phát hiện vào năm 1937 bởi Viện sĩ vật lý Liên Xô P. JI. Kapitsa, sau đó được giải thích bởi Viện sĩ JI. D. Landau.
Hóa ra là ở nhiệt độ cực thấp, các quy luật lượng tử về hành vi của vật chất bắt đầu ảnh hưởng đáng kể. Như một trong những định luật này yêu cầu, năng lượng có thể được truyền từ cơ thể này sang cơ thể khác chỉ trong những phần-lượng tử khá xác định. Có rất ít lượng tử nhiệt trong helium lỏng nên không có đủ chúng cho tất cả các nguyên tử. Một phần của chất lỏng, không có lượng tử nhiệt, vẫn ở nhiệt độ không tuyệt đối, các nguyên tử của nó hoàn toàn không tham gia vào chuyển động nhiệt ngẫu nhiên và không tương tác với thành mạch theo bất kỳ cách nào. Phần này (nó được gọi là helium-H) có tính siêu lỏng. Với việc giảm nhiệt độ, helium-II ngày càng trở nên nhiều hơn, và ở độ không tuyệt đối, tất cả helium sẽ biến thành helium-H.
Tính siêu lỏng hiện đã được nghiên cứu rất chi tiết và thậm chí còn tìm thấy một ứng dụng thực tế hữu ích: với sự trợ giúp của nó, có thể tách các đồng vị heli.

Siêu dẫn

Gần độ không tuyệt đối, những thay đổi cực kỳ kỳ lạ xảy ra trong các đặc tính điện của một số vật liệu nhất định.
Năm 1911, nhà vật lý người Hà Lan Kamerling-Onnes đã có một khám phá bất ngờ: hóa ra ở nhiệt độ 4,12 ° K, điện trở hoàn toàn biến mất trong thủy ngân. Thủy ngân trở thành chất siêu dẫn. Dòng điện cảm ứng trong vòng siêu dẫn không phân rã và có thể chạy gần như vĩnh viễn.
Bên trên một chiếc vòng như vậy, một quả cầu siêu dẫn sẽ lơ lửng trên không và không rơi xuống, như thể bước ra từ một câu chuyện cổ tích.<гроб Магомета>, bởi vì độ nặng của nó được bù bằng lực đẩy từ trường giữa vòng và quả bóng. Rốt cuộc, dòng điện không được dập tắt trong vòng sẽ tạo ra một từ trường, và đến lượt nó, sẽ tạo ra một dòng điện trong quả cầu và cùng với nó là một từ trường có hướng ngược lại.
Ngoài thủy ngân, thiếc, chì, kẽm và nhôm có độ siêu dẫn gần như không độ tuyệt đối. Tính chất này đã được tìm thấy trong 23 nguyên tố và hơn một trăm hợp kim khác nhau và các hợp chất hóa học khác.
Nhiệt độ tại đó hiện tượng siêu dẫn xuất hiện (nhiệt độ tới hạn) nằm trong một phạm vi khá rộng, từ 0,35 ° K (hafnium) đến 18 ° K (hợp kim niobi-thiếc).
Hiện tượng siêu dẫn, cũng như siêu
tính lưu động, được nghiên cứu chi tiết. Người ta tìm thấy sự phụ thuộc của nhiệt độ tới hạn vào cấu trúc bên trong của vật liệu và từ trường bên ngoài. Một lý thuyết sâu sắc về hiện tượng siêu dẫn đã được phát triển (một đóng góp quan trọng của nhà khoa học Liên Xô là Viện sĩ N. N. Bogolyubov).
Bản chất của hiện tượng nghịch lý này một lần nữa hoàn toàn là lượng tử. Ở nhiệt độ cực thấp, các điện tử trong

chất siêu dẫn tạo thành một hệ thống các hạt liên kết theo cặp không thể cung cấp năng lượng cho mạng tinh thể, sử dụng lượng tử năng lượng để đốt nóng nó. Các cặp electron chuyển động như<танцуя>, ở giữa<прутьями решетки>- các ion và bỏ qua chúng mà không có va chạm và truyền năng lượng.
Tính siêu dẫn ngày càng được sử dụng nhiều trong công nghệ.
Ví dụ, solenoid siêu dẫn đang được đưa vào sử dụng - các cuộn dây siêu dẫn được ngâm trong helium lỏng. Một khi dòng điện cảm ứng và do đó, từ trường có thể được lưu trữ trong chúng trong một thời gian dài tùy ý. Nó có thể đạt đến một giá trị khổng lồ - hơn 100.000. Trong tương lai, các thiết bị siêu dẫn công nghiệp mạnh mẽ chắc chắn sẽ xuất hiện - động cơ điện, nam châm điện, v.v.
Trong thiết bị điện tử vô tuyến, bộ khuếch đại siêu nhạy và bộ tạo sóng điện từ bắt đầu đóng một vai trò quan trọng, hoạt động đặc biệt tốt trong các bồn tắm có helium lỏng - có nội<шумы>Trang thiết bị. Trong công nghệ máy tính điện tử, một tương lai tươi sáng được hứa hẹn cho các thiết bị chuyển mạch siêu dẫn công suất thấp - cryotron (xem Nghệ thuật.<Пути электроники>).
Không khó để tưởng tượng việc thúc đẩy hoạt động của các thiết bị như vậy lên nhiệt độ cao hơn, dễ tiếp cận hơn sẽ hấp dẫn như thế nào. Gần đây, người ta đã mở ra hy vọng tạo ra chất siêu dẫn màng polyme. Bản chất đặc biệt của tính dẫn điện trong các vật liệu như vậy hứa hẹn một cơ hội tuyệt vời để duy trì tính siêu dẫn ngay cả ở nhiệt độ phòng. Các nhà khoa học đang kiên trì tìm mọi cách để hiện thực hóa hy vọng này.

Trong sâu thẳm của các vì sao

Và bây giờ chúng ta hãy nhìn vào lĩnh vực của thứ nóng nhất trên thế giới - vào ruột của các vì sao. Nơi nhiệt độ lên tới hàng triệu độ.
Chuyển động nhiệt hỗn loạn trong các ngôi sao dữ dội đến mức toàn bộ nguyên tử không thể tồn tại ở đó: chúng bị phá hủy trong vô số vụ va chạm.
Do đó, một chất bị nung nóng mạnh không thể ở thể rắn, lỏng hay khí. Nó ở trạng thái plasma, tức là hỗn hợp các điện tích<осколков>nguyên tử - hạt nhân nguyên tử và êlectron.
Plasma là một dạng trạng thái của vật chất. Vì các hạt của nó mang điện nên chúng tuân theo các lực điện và từ một cách nhạy cảm. Vì vậy, sự gần nhau của hai hạt nhân nguyên tử (chúng mang điện tích dương) là một hiện tượng hiếm gặp. Chỉ ở mật độ cao và nhiệt độ cực lớn thì các hạt nhân nguyên tử va chạm với nhau mới có thể đến gần. Sau đó diễn ra các phản ứng nhiệt hạch - nguồn cung cấp năng lượng cho các ngôi sao.
Ngôi sao gần chúng ta nhất - Mặt trời bao gồm chủ yếu là plasma hydro, được đốt nóng trong ruột của ngôi sao lên đến 10 triệu độ. Trong những điều kiện như vậy, sự gặp nhau gần của các hạt nhân hydro nhanh - proton, mặc dù rất hiếm, vẫn xảy ra. Đôi khi các proton tiếp cận tương tác với nhau: sau khi vượt qua lực đẩy điện, chúng rơi vào sức mạnh của lực hút hạt nhân khổng lồ, nhanh chóng<падают>nhau và hợp nhất. Tại đây xảy ra sự sắp xếp lại tức thời: thay vì hai proton, một deuteron (hạt nhân của đồng vị nặng của hydro), một positron và một neutrino xuất hiện. Năng lượng được giải phóng là 0,46 triệu electron vôn (Mev).
Mỗi proton mặt trời riêng lẻ có thể tham gia phản ứng như vậy trung bình một lần trong 14 tỷ năm. Nhưng có rất nhiều proton trong ruột của ánh sáng đến mức có thể xảy ra sự kiện khó xảy ra ở đây - và ngôi sao của chúng ta bùng cháy với ngọn lửa chói lọi, đồng đều của nó.
Việc tổng hợp các deuteron chỉ là bước đầu tiên trong quá trình biến đổi nhiệt hạch mặt trời. Deuteron sơ sinh rất sớm (trung bình sau 5,7 giây) kết hợp với một proton nữa. Có một lõi là ánh sáng helium và một lượng tử gamma của bức xạ điện từ. Năng lượng được giải phóng 5,48 MeV.
Cuối cùng, trung bình cứ một triệu năm một lần, hai hạt nhân của heli nhẹ có thể hội tụ và hợp nhất. Sau đó, một hạt nhân heli thông thường (hạt alpha) được hình thành và hai proton bị tách ra. Năng lượng 12,85 MeV được giải phóng.
Ba giai đoạn này<конвейер>phản ứng nhiệt hạch không phải là duy nhất. Có một chuỗi biến đổi hạt nhân khác, những chuỗi biến đổi nhanh hơn. Các hạt nhân nguyên tử của cacbon và nitơ tham gia vào nó (không bị tiêu hao). Nhưng trong cả hai trường hợp, hạt alpha được tổng hợp từ hạt nhân hydro. Nói một cách hình tượng, plasma hydro mặt trời<сгорает>, trở thành<золу>- huyết tương heli. Và trong quá trình tổng hợp, mỗi gam helium plasma sẽ giải phóng ra 175 nghìn kWh năng lượng. Số lượng lớn!
Mỗi giây, Mặt trời tỏa ra 4.1033 ergs năng lượng, làm mất đi 4.1012 g (4 triệu tấn) vật chất. Nhưng tổng khối lượng của Mặt trời là 2 1027 tấn, điều này có nghĩa là trong một triệu năm, do sự phát ra bức xạ, Mặt trời<худеет>chỉ bằng một phần mười triệu khối lượng của nó. Những con số này minh họa một cách hùng hồn hiệu quả của các phản ứng nhiệt hạch và nhiệt lượng khổng lồ của năng lượng mặt trời.<горючего>- hydro.
Phản ứng tổng hợp nhiệt hạch dường như là nguồn năng lượng chính của tất cả các ngôi sao. Ở các nhiệt độ và mật độ khác nhau của nội sao, các loại phản ứng khác nhau sẽ diễn ra. Đặc biệt, năng lượng mặt trời<зола>- hạt nhân heli - ở 100 triệu độ, nó trở thành nhiệt hạch<горючим>. Sau đó, các hạt nhân nguyên tử nặng hơn - carbon và thậm chí cả oxy - có thể được tổng hợp từ các hạt alpha.
Theo nhiều nhà khoa học, toàn bộ Metagalaxy của chúng ta nói chung cũng là kết quả của phản ứng tổng hợp nhiệt hạch, diễn ra ở nhiệt độ một tỷ độ (xem Nghệ thuật.<Вселенная вчера, сегодня и завтра>).

Đến mặt trời nhân tạo

Hàm lượng calo đặc biệt của nhiệt hạch<горючего>đã thúc đẩy các nhà khoa học tìm cách thực hiện nhân tạo phản ứng tổng hợp hạt nhân.
<Горючего>Có rất nhiều đồng vị của hydro trên hành tinh của chúng ta. Ví dụ, có thể thu được hydro tritium siêu nhẹ từ kim loại liti trong lò phản ứng hạt nhân. Và hydro - đơteri nặng là một phần của nước nặng, có thể được chiết xuất từ ​​nước thông thường.
Hydro nặng chiết xuất từ ​​hai cốc nước thông thường sẽ cung cấp nhiều năng lượng trong lò phản ứng nhiệt hạch như đốt một thùng xăng cao cấp hiện nay.
Khó khăn nằm ở việc làm nóng sơ bộ<горючее>đến nhiệt độ mà nó có thể bốc cháy bằng ngọn lửa nhiệt hạch cực mạnh.
Vấn đề này lần đầu tiên được giải quyết trong bom khinh khí. Các đồng vị hydro ở đó được đốt cháy bởi vụ nổ của một quả bom nguyên tử, kèm theo đó là sự đốt nóng của chất đó lên hàng chục triệu độ. Trong một phiên bản của bom khinh khí, nhiên liệu nhiệt hạch là một hợp chất hóa học của hydro nặng với lithi - deuteride nhẹ l, t và i. Bột trắng này, tương tự như muối ăn,<воспламеняясь>từ<спички>, là bom nguyên tử, ngay lập tức phát nổ và tạo ra nhiệt độ hàng trăm triệu độ.
Để bắt đầu một phản ứng nhiệt hạch hòa bình, trước hết người ta phải học cách, không cần sự hỗ trợ của bom nguyên tử, làm nóng các liều lượng nhỏ của đồng vị hiđro có mật độ đủ lớn đến nhiệt độ hàng trăm triệu độ. Vấn đề này là một trong những vấn đề khó nhất trong vật lý ứng dụng hiện đại. Các nhà khoa học từ khắp nơi trên thế giới đã nghiên cứu nó trong nhiều năm.
Chúng ta đã nói rằng chính chuyển động hỗn loạn của các hạt tạo ra sự nóng lên của các vật thể, và năng lượng trung bình của chuyển động ngẫu nhiên của chúng tương ứng với nhiệt độ. Làm nóng một cơ thể lạnh có nghĩa là tạo ra rối loạn này theo bất kỳ cách nào.
Hãy tưởng tượng rằng hai nhóm người chạy đang lao nhanh về phía nhau. Vì vậy, họ va chạm, trộn lẫn với nhau, một đám đông bắt đầu, hỗn loạn. Thật là lộn xộn!
Tương tự như vậy, ban đầu, các nhà vật lý đã cố gắng đạt được nhiệt độ cao - bằng cách đẩy các tia khí áp suất cao. Khí đã được làm nóng lên đến 10 nghìn độ. Có thời điểm nó đã đạt kỷ lục: nhiệt độ cao hơn cả bề mặt của Mặt trời.
Nhưng với phương pháp này, việc đốt nóng chất khí hơn nữa, khá chậm, không gây nổ là không thể, vì rối loạn nhiệt ngay lập tức lan truyền theo mọi hướng, làm ấm các bức tường của buồng thí nghiệm và môi trường. Nhiệt sinh ra nhanh chóng rời khỏi hệ thống và không thể cách ly nó.
Nếu các tia khí được thay thế bằng các dòng plasma, vấn đề cách nhiệt vẫn còn rất khó khăn, nhưng cũng có hy vọng cho giải pháp của nó.
Đúng như vậy, plasma không thể được bảo vệ khỏi sự mất nhiệt bằng các bình làm bằng chất chịu lửa nhất. Khi tiếp xúc với các bức tường rắn, plasma nóng ngay lập tức nguội đi. Mặt khác, người ta có thể cố gắng giữ và làm nóng plasma bằng cách tạo ra sự tích tụ của nó trong chân không để nó không chạm vào các bức tường của buồng, mà treo trong khoảng không, không chạm vào bất cứ thứ gì. Ở đây người ta nên tận dụng thực tế là các hạt plasma không trung tính, giống như nguyên tử khí, nhưng mang điện. Do đó, trong chuyển động, chúng chịu tác dụng của lực từ. Vấn đề nảy sinh: để bố trí một từ trường có cấu hình đặc biệt, trong đó plasma nóng sẽ treo giống như trong một chiếc túi có các bức tường vô hình.
Dạng đơn giản nhất của điện trường như vậy được tạo ra tự động khi các xung dòng điện mạnh đi qua plasma. Trong trường hợp này, lực từ được tạo ra xung quanh dây tóc plasma, có xu hướng nén dây tóc. Plasma tách khỏi thành của ống phóng điện, và nhiệt độ tăng lên 2 triệu độ gần trục của dây tóc trong một luồng hạt ào ạt.
Ở nước ta, những thí nghiệm như vậy đã được thực hiện ngay từ năm 1950 dưới sự hướng dẫn của Viện sĩ JI. A. Artsimovich và M.A. Leontovich.
Một hướng thí nghiệm khác là sử dụng bình từ tính, do nhà vật lý Liên Xô G. I. Budker, hiện là viện sĩ, đề xuất vào năm 1952. Chai từ tính được đặt trong một nút chai - một buồng chân không hình trụ được trang bị một cuộn dây bên ngoài, cuộn dây này dày lên ở hai đầu buồng. Dòng điện chạy qua cuộn dây tạo ra từ trường trong buồng. Các đường sức của nó ở phần giữa song song với đường sinh của hình trụ, và ở hai đầu chúng bị nén lại và tạo thành các đầu cắm từ tính. Các hạt plasma được tiêm vào một chai từ tính cuộn tròn xung quanh các đường sức và được phản xạ từ các nút chai. Kết quả là, huyết tương được giữ bên trong chai một thời gian. Nếu năng lượng của các hạt plasma được đưa vào bình đủ cao và có đủ chúng, chúng tham gia vào các tương tác lực phức tạp, chuyển động có trật tự ban đầu của chúng trở nên vướng víu, trở nên rối loạn - nhiệt độ của hạt nhân hydro tăng lên hàng chục triệu độ .
Sưởi ấm bổ sung được thực hiện bằng điện từ<ударами>bằng plasma, nén từ trường, v.v ... Bây giờ plasma của các hạt nhân hydro nặng được đốt nóng đến hàng trăm triệu độ. Đúng, điều này có thể được thực hiện trong thời gian ngắn hoặc ở mật độ huyết tương thấp.
Để kích thích phản ứng tự duy trì, cần phải tăng thêm nhiệt độ và mật độ của plasma. Điều này khó đạt được. Tuy nhiên, không thể phủ nhận vấn đề, như các nhà khoa học đã thuyết phục, là có thể giải quyết được.

G.B. Anfilov

Cho phép đăng ảnh và trích dẫn các bài báo từ trang web của chúng tôi trên các nguồn khác với điều kiện phải cung cấp liên kết đến nguồn và ảnh.

Thuật ngữ "nhiệt độ" xuất hiện vào thời điểm khi các nhà vật lý cho rằng vật thể ấm bao gồm một lượng lớn chất cụ thể - caloric - hơn những vật thể giống nhau, nhưng là vật thể lạnh. Và nhiệt độ được hiểu là một giá trị tương ứng với lượng calo trong cơ thể. Kể từ đó, nhiệt độ của bất kỳ cơ thể nào cũng được đo bằng độ. Nhưng trên thực tế, nó là thước đo động năng của các phân tử chuyển động, và dựa vào đó, nó phải được đo bằng Joules, phù hợp với hệ đơn vị SI.

Khái niệm "nhiệt độ không tuyệt đối" xuất phát từ định luật thứ hai của nhiệt động lực học. Theo nó, quá trình truyền nhiệt từ vật lạnh sang vật nóng là không thể. Khái niệm này được đưa ra bởi nhà vật lý người Anh W. Thomson. Đối với những thành tựu trong lĩnh vực vật lý, ông đã được phong tặng danh hiệu cao quý là "Chúa tể" và danh hiệu "Nam tước Kelvin". Năm 1848, W. Thomson (Kelvin) đề nghị sử dụng thang đo nhiệt độ, trong đó ông lấy nhiệt độ không tuyệt đối tương ứng với cực lạnh làm điểm xuất phát, và lấy độ C làm giá trị phân chia. Đơn vị của Kelvin là 1/27316 nhiệt độ của điểm ba của nước (khoảng 0 độ C), tức là nhiệt độ tại đó nước tinh khiết tồn tại ở ba dạng cùng một lúc: nước đá, nước lỏng và hơi nước. nhiệt độ là nhiệt độ thấp thấp nhất có thể mà tại đó chuyển động của các phân tử dừng lại và không còn khả năng tách nhiệt năng ra khỏi chất. Kể từ đó, thang nhiệt độ tuyệt đối được đặt theo tên của ông.

Nhiệt độ được đo trên các thang đo khác nhau

Thang đo nhiệt độ thường được sử dụng nhất được gọi là thang độ C. Nó được xây dựng dựa trên hai điểm: về nhiệt độ của sự chuyển pha của nước từ lỏng sang hơi và nước thành băng. A.C vào năm 1742 đề xuất chia khoảng cách giữa các điểm tham chiếu thành 100 khoảng, và lấy nước là 0, trong khi điểm đóng băng là 100 độ. Nhưng người Thụy Điển K. Linnaeus đề nghị làm ngược lại. Kể từ đó, nước đóng băng ở không độ A. C. Mặc dù nó phải sôi chính xác ở độ C. Độ không tuyệt đối theo độ C tương ứng với âm 273,16 độ C.

Có một số thang nhiệt độ khác: Fahrenheit, Réaumur, Rankine, Newton, Roemer. Họ có các phân chia khác nhau và giá cả. Ví dụ, thang đo Réaumur cũng được xây dựng dựa trên điểm chuẩn của độ sôi và độ đông của nước, nhưng nó có 80 vạch chia. Thang đo Fahrenheit, xuất hiện vào năm 1724, chỉ được sử dụng trong cuộc sống hàng ngày ở một số quốc gia trên thế giới, bao gồm cả Hoa Kỳ; một là nhiệt độ của hỗn hợp nước đá - amoniac và một là nhiệt độ của cơ thể con người. Quy mô được chia thành một trăm đơn vị. 0 Độ C tương ứng với 32 Việc chuyển đổi độ sang độ F có thể được thực hiện bằng công thức: F \ u003d 1,8 C + 32. Dịch ngược: C \ u003d (F - 32) / 1,8, trong đó: F - độ F, C - độ Độ C. Nếu bạn quá lười để đếm, hãy truy cập dịch vụ chuyển đổi độ C sang độ F trực tuyến. Trong hộp, nhập số độ C, nhấp vào "Tính toán", chọn "Độ F" và nhấp vào "Bắt đầu". Kết quả sẽ hiện ra ngay lập tức.

Được đặt theo tên nhà vật lý người Anh (chính xác hơn là người Scotland) William J. Rankin, người cùng thời với Kelvin và là một trong những người sáng tạo ra nhiệt động lực học kỹ thuật. Có ba điểm quan trọng trong thang đo của ông: điểm đầu là độ không tuyệt đối, điểm đóng băng của nước là 491,67 độ Rankine và điểm sôi của nước là 671,67 độ. Số lượng phân chia giữa sự đóng băng của nước và sự sôi của nó ở cả Rankine và Fahrenheit là 180.

Hầu hết các thang đo này được sử dụng riêng bởi các nhà vật lý. Và 40% học sinh trung học Mỹ được khảo sát những ngày này cho biết họ không biết nhiệt độ không tuyệt đối là gì.

KHÔNG TUYỆT ĐỐI

KHÔNG TUYỆT ĐỐI, nhiệt độ mà tại đó tất cả các thành phần của hệ thống có ít năng lượng nhất cho phép theo định luật CƠ HỌC QUANTUM; 0 trên thang nhiệt độ Kelvin, hoặc -273,15 ° C (-459,67 ° F). Ở nhiệt độ này, entropi của hệ thống - lượng năng lượng có sẵn để thực hiện công việc hữu ích - cũng bằng không, mặc dù tổng năng lượng của hệ thống có thể khác 0.

Từ điển bách khoa khoa học và kỹ thuật.

Xem "ABSOLUTE ZERO" là gì trong các từ điển khác:

Nhiệt độ là giới hạn nhiệt độ tối thiểu mà một cơ thể vật lý có thể có. Độ không tuyệt đối là điểm bắt đầu của thang nhiệt độ tuyệt đối, chẳng hạn như thang Kelvin. Trên thang độ C, độ không tuyệt đối tương ứng với nhiệt độ −273 ... Wikipedia

TUYỆT ĐỐI KHÔNG CÓ NHIỆT ĐỘ- nguồn gốc của thang nhiệt độ nhiệt động lực học; nằm ở 273,16 K (Kelvin) bên dưới (xem) nước, tức là bằng 273,16 ° C (độ C). Độ không tuyệt đối là nhiệt độ thấp nhất trong tự nhiên và gần như không thể đạt được ... Đại từ điển Bách khoa toàn thư

Đây là giới hạn nhiệt độ tối thiểu mà một cơ thể vật lý có thể có. Độ không tuyệt đối là điểm bắt đầu của thang nhiệt độ tuyệt đối, chẳng hạn như thang Kelvin. Trên thang độ C, độ không tuyệt đối tương ứng với nhiệt độ −273,15 ° C. ... ... Wikipedia

Nhiệt độ không tuyệt đối là giới hạn nhiệt độ tối thiểu mà một cơ thể vật chất có thể có. Độ không tuyệt đối là điểm bắt đầu của thang nhiệt độ tuyệt đối, chẳng hạn như thang Kelvin. Trên thang độ C, độ không tuyệt đối tương ứng với ... ... Wikipedia

Razg. Bỏ mặc Một người tầm thường, tầm thường. FSRYA, 288; BTS, 24 tuổi; ZS 1996, 33 ...

số không- không tuyệt đối … Từ điển thành ngữ Nga

Số không và số không n., M., Sử dụng. comp. thường Hình thái: (không) gì? không và không, tại sao? không và không, (xem) cái gì? số không và số không, cái gì? không và không, về cái gì? về số không, số không; làm ơn gì? số không và số không, (không) là gì? số không và số không, tại sao? số không và số không, (tôi hiểu) ... ... Từ điển của Dmitriev

Độ không tuyệt đối (zero). Razg. Bỏ mặc Một người tầm thường, tầm thường. FSRYA, 288; BTS, 24 tuổi; ZS 1996, 33 Về không. 1. Hũ. họ nói Đưa đón. sắt. Về nhiễm độc nặng. Yuganov, 471; Vakhitov 2003, 22. 2. Jarg. Âm nhạc Chính xác, hoàn toàn phù hợp với ... ... Từ điển lớn các câu nói tiếng Nga

tuyệt đối- tuyệt đối vô lý tuyệt đối quyền uy tuyệt đối hoàn toàn không hoàn hảo rối loạn tuyệt đối hư cấu tuyệt đối miễn dịch tuyệt đối lãnh đạo tuyệt đối tối thiểu tuyệt đối quân chủ tuyệt đối đạo đức tuyệt đối không ... ... Từ điển thành ngữ Nga

Sách

• Độ không tuyệt đối, Đường dẫn tuyệt đối. Tuổi thọ của tất cả các tác phẩm của nhà khoa học điên rồ của chủng tộc nes là rất ngắn. Nhưng thí nghiệm tiếp theo có cơ hội tồn tại. Điều gì ở phía trước cho anh ta? ...

Bạn đã bao giờ nghĩ về việc nhiệt độ có thể lạnh đến mức nào chưa? Độ không tuyệt đối là gì? Liệu nhân loại có thể đạt được nó bao giờ và những cơ hội nào sẽ mở ra sau một khám phá như vậy? Những câu hỏi này và những câu hỏi tương tự khác từ lâu đã chiếm lấy tâm trí của nhiều nhà vật lý và những người chỉ đơn giản là tò mò.

Độ không tuyệt đối là gì

Ngay cả khi bạn không thích vật lý từ khi còn nhỏ, bạn có thể biết khái niệm nhiệt độ. Nhờ vào thuyết động học phân tử, giờ đây chúng ta biết rằng có một mối liên hệ tĩnh nhất định giữa nó và chuyển động của các phân tử và nguyên tử: nhiệt độ của bất kỳ vật chất nào càng cao thì các nguyên tử của nó chuyển động càng nhanh và ngược lại. Câu hỏi đặt ra: "Có giới hạn nào thấp hơn mà các hạt cơ bản sẽ đóng băng tại chỗ không?". Các nhà khoa học tin rằng điều này về mặt lý thuyết là có thể xảy ra, nhiệt kế sẽ ở nhiệt độ khoảng -273,15 độ C. Giá trị này được gọi là độ không tuyệt đối. Nói cách khác, đây là giới hạn tối thiểu có thể có mà một cơ thể vật lý có thể được làm mát. Thậm chí còn có một thang nhiệt độ tuyệt đối (thang Kelvin), trong đó độ không tuyệt đối là điểm tham chiếu, và đơn vị phân chia của thang bằng một độ. Các nhà khoa học trên thế giới không ngừng làm việc để đạt được giá trị này, vì điều này hứa hẹn những triển vọng to lớn cho nhân loại.

Tại sao nó quan trọng như vậy

Nhiệt độ cực thấp và cực cao có liên quan mật thiết đến khái niệm siêu lỏng và siêu dẫn. Sự biến mất của điện trở trong chất siêu dẫn sẽ làm cho nó có thể đạt được các giá trị hiệu suất không thể tưởng tượng được và loại bỏ mọi tổn thất năng lượng. Nếu có thể tìm ra một cách cho phép người ta tự do đạt tới giá trị "độ không tuyệt đối", thì nhiều vấn đề của nhân loại sẽ được giải quyết. Những chuyến tàu lơ lửng trên đường ray, động cơ nhẹ hơn và nhỏ hơn, máy biến áp và máy phát điện, máy đo từ não độ chính xác cao, đồng hồ độ chính xác cao chỉ là một vài ví dụ về những gì hiện tượng siêu dẫn có thể mang lại cho cuộc sống của chúng ta.

Thành tựu khoa học mới nhất

Vào tháng 9 năm 2003, các nhà nghiên cứu từ MIT và NASA đã tìm cách làm mát khí natri xuống mức thấp nhất mọi thời đại. Trong quá trình thử nghiệm, họ chỉ còn cách vạch đích nửa phần tỷ độ (độ không tuyệt đối). Trong các thử nghiệm, natri luôn ở trong từ trường, điều này giúp natri không chạm vào thành bình chứa. Nếu có thể vượt qua rào cản nhiệt độ, chuyển động phân tử trong chất khí sẽ hoàn toàn dừng lại, bởi vì việc làm lạnh như vậy sẽ lấy hết năng lượng ra khỏi natri. Các nhà nghiên cứu đã áp dụng một kỹ thuật mà tác giả (Wolfgang Ketterle) đã nhận được giải Nobel Vật lý năm 2001. Điểm mấu chốt trong các thử nghiệm được thực hiện là quá trình ngưng tụ Bose-Einstein ở thể khí. Trong khi đó, vẫn chưa có ai hủy bỏ định luật thứ ba của nhiệt động lực học, theo đó độ không tuyệt đối không chỉ là một giá trị không thể vượt qua mà còn là một giá trị không thể đạt tới. Ngoài ra, nguyên lý bất định Heisenberg được áp dụng, và các nguyên tử đơn giản là không thể ngừng chết trên đường đi của chúng. Vì vậy, trong thời điểm hiện tại, nhiệt độ không tuyệt đối vẫn là điều không thể đạt được đối với khoa học, mặc dù các nhà khoa học đã có thể tiếp cận nó ở một khoảng cách nhỏ không đáng kể.