Абсолютный ноль
Абсолютный ноль - это температура, при которой частицы вещества (молекулы и атомы) находятся в своих низших энергетических точках. Некоторые считают, что при абсолютном нуле частицы теряют всю энергию и перестают двигаться. Это неправильно. В квантовой физике есть нечто, что называется энергией нулевой точки, а это значит, что даже после того, как вся энергия из частиц удалена, частицы все равно обладают некоторой энергией. Это связано с принципом неопределенности Гейзенберга, который гласит, что чем больше известно о положении частицы, тем меньше можно узнать о ее импульсе, и наоборот. Следовательно, частица не может быть полностью остановлена, потому что тогда ее точное положение и импульс будут известны.
Некоторые люди создали температуры, очень близкие к абсолютному нулю: рекордная температура была 100 pK (сто пикокельвинов, равная 10-10 кельвинов) выше абсолютного нуля. Даже приблизиться к абсолютному нулю трудно, потому что все, что касается охлаждаемого объекта, находящегося вблизи абсолютного нуля, давало бы тепло объектам. Ученые используют лазеры для замедления атомов при охлаждении объектов до очень низких температур.
Шкала температур Кельвина и Ранкина определена таким образом, что абсолютный ноль равен 0 кельвину (К) или 0 градусам Ранкина (°R). Шкала Цельсия и шкала Фаренгейта определены таким образом, что абсолютный ноль равен -273,15 °C или -459,67 °F.
На этом этапе давление частиц равняется нулю. Если к нему построить график, то можно увидеть, что температура частиц равна нулю. Дальнейшее снижение температуры невозможно. Также частицы не могут двигаться в "обратном" направлении, потому что, поскольку движение частиц - это вибрация, то колебания в обратном направлении были бы ничем иным, как повторной вибрацией. Чем ближе температура объекта к абсолютному нулю, тем меньше сопротивление материала к электричеству, поэтому он будет проводить электричество почти идеально, без измеримого сопротивления.
Третийзакон термодинамики гласит, что ничто никогда не может иметь температуру абсолютного нуля.
Второй закон термодинамики гласит, что все двигатели, работающие на тепловой энергии (например, автомобильные двигатели и двигатели паровозов), должны выделять отработанное тепло и не могут быть 100% эффективными. Это связано с тем, что эффективность (процент энергии, израсходованной двигателем, который фактически используется для работы двигателя) составляет 100%× (1-Toutide/Tinside), то есть 100%, только если внешняя температура является абсолютным нулем, которым она не может быть. Таким образом, двигатель не может быть 100% эффективным, но вы можете приблизить его эффективность к 100%, сделав внутреннюю температуру более горячей и/или наружную температуру более холодной.
Ноль кельвина (-273,15 °C) определяется как абсолютный ноль.
Связанные страницы
- Абсолютная температура
- Абсолютно горячий
Вопросы и ответы
В: Что такое абсолютный ноль?
О: Абсолютный ноль - это температура, при которой частицы материи (молекулы и атомы) находятся в своих самых низких энергетических точках.
В: Означает ли абсолютный ноль, что частицы теряют всю энергию и перестают двигаться?
О: Нет, в квантовой физике существует нечто, называемое энергией нулевой точки, что означает, что даже после удаления всей энергии из частиц, частицы все еще обладают некоторой энергией из-за принципа неопределенности Гейзенберга.
В: Какова рекордная температура, достигнутая вблизи абсолютного нуля?
О: Рекордная температура была достигнута на 100 pK (сто пикокельвинов, равна 10-10 кельвинов) выше абсолютного нуля.
В: Как ученые охлаждают объекты до очень низких температур?
О: Ученые используют лазеры для замедления атомов при охлаждении объектов до очень низких температур.
В: Как определяются шкалы Цельсия и Фаренгейта относительно абсолютного нуля?
О: Шкалы Цельсия и Фаренгейта определены так, что абсолютный ноль равен -273,15°C или -459,67°F.
В: Что говорит Третий закон термодинамики об абсолютном нуле?
О: Третий закон термодинамики гласит, что ничто и никогда не может иметь температуру абсолютного нуля.
В: Как можно увеличить КПД двигателя до 100%?
О: КПД двигателя может быть увеличен до 100%, если сделать внутреннюю температуру более горячей и/или внешнюю температуру более холодной, согласно Второму закону термодинамики.
