MIS ON ABSOLUUTNE NULL?

Send

Kanadalastel pole palju uhkust tunda, kuid võime teid tõestada oma võimega vastu pidada külmadele temperatuuridele. Nüüd elan ma läänerannikul, nii et olen pehme ja nõrk ning mul on harva temperatuurid alla külmumise.

Kuid mõne minu Kanada venna jaoks võib temperatuur langeda tasemeni, mida teie vaim ja keha vaevalt mõistavad. Näiteks on mul üks sõber, kes elab Winnipegis, Manitobas. Möödunud talve päeva jooksul langes temperatuur seal -31C, kuid tuulekülmaga oli see -50C. Samal päeval oli see Marsil palsam -29C. Marsil!

Kuid teadlaste ja universumi jaoks võib see muutuda palju külmemaks. Tegelikult on see nii külm, et nad kasutavad täiesti erinevat temperatuuriskaalat - Kelvinit - selleks, et mõõta, kui kaugel on asjad võimalikult külmast temperatuurist: Absolute Zero.

Celsiuse skaalal on absoluutne null -273,15 kraadi. Ja Fahrenheitis on see -459,67 kraadi. Kelvini skaalal on see aga väga lihtne. Absoluutne null on 0 kelvinit.

Sel hetkel hakkab teaduse selgitaja komistama ebaõige kasutamise miiniväljale. See ei ole 0 kelvini kraadi, te ei ütle kraadide osa, vaid kelvinite osa. Lihtsalt kelvin.

Selle põhjuseks on asjaolu, et mõõtes midagi suvalisest punktist, näiteks äsja keeratud suunast, olete kurssi muutnud 15 kraadi. Kuid kui mõõdate absoluutsest punktist, nagu looduse määratletud madalaim füüsiline temperatuur, siis langete kraadi, sest see on absoluut. Absoluutne null.

Muidugi, olen ilmselt ka selle valesti mõistnud. See värk on raske.

Igatahes tagasi Absolute Zero juurde.

Absoluutne null on võimalikult külm temperatuur, kuhu teoreetiliselt võib jõuda. Sel hetkel ei saa süsteemist soojusenergiat ammutada, tööd ei saa teha. See on surnud Jim.

Kuid see on täiesti teoreetiline. Absoluutsesse nulli jahutada on praktiliselt võimatu. Midagi maha jahtuda peate tegema tööd, et sellest soojust eraldada. Mida külmemaks saate, seda rohkem tööd peate tegema. Absoluutse nullpunkti jõudmiseks peate tegema lõpmatu hulga tööd. Ja see on naeruväärne.

Nagu olete arvatavasti õppinud füüsika või keemia klassis, tähendab gaasi temperatuur gaasis olevate osakeste liikumist. Gaasi jahutamisel aeglustuvad osakesed, eraldades sellest soojust.

Siis arvate, et jahutades midagi absoluutseks nulliks, peatuvad kõik osakeste liikumised selles. Kuid see pole tõsi.

Kvantmehaanika seisukohast ei saa te kunagi teada osakeste asukohta ja hoogu samal ajal. Kui osakesed peatuksid, teaksite nende impulssi (null) ja nende positsiooni ... siinsamas. Universum ja selle füüsikaseadused lihtsalt ei saa seda lubada. Täname Heisenbergi ebakindluse põhimõtet.

Seetõttu on alati olemas väike liigutus, isegi kui pääsete Absolute Zero juurde, mida te ei saa. Kuid te ei saa sellest enam soojust ammutada.

Füüsik Robert Boyle oli üks esimesi, kes kaalus madalaima võimaliku temperatuuri tekkimise võimalust, mida ta nimetas primumumiks. Aastal 1702 lõi Guillaume Amontons termomeetri, mille arvutamisel ta põhjaostuks temperatuuril -240 ° C. Päris lähedal.

Kuid absoluutse skaala lõi 1848. aastal lord Kelvin, alustades temperatuurist -273 ° C või 0 kelvinit.

Selle mõõtmise järgi oli Winnipeg sel talvepäeval isegi tuuleveskiga 223 kelvini palsam.

Pluuto pind seevastu varieerub madalaimast 33 kelvinist kuni 55 kelvinini. See on -240 ° C kuni -218 ° C.

Keskmine tausttemperatuur kogu universumis on vaid 2,7 kelvinit. Te ei leia palju kohti, kus on külm, kui te ei pääse välja ulatuslikesse kosmilistesse tühimikesse, mis eraldavad galaktikaparve.

Aja jooksul Universumi taustatemperatuur langeb jätkuvalt, kuid see ei jõua kunagi absoluutse nullini. Isegi Googoli aastatel, kui viimane supermassiivne must auk on lõpuks aurustunud ja kogu universumis pole kasutatavat soojust.

Tegelikult nimetavad astronoomid seda sünget tulevikku Universumi “kuuma surma”. See on kuuma surm, nagu ka kogu kuumuse surm. Ja õnne.

Võib-olla olete üllatunud, kui teate, et kogu universumi kõige külmem temperatuur asub siin Maa peal. Noh, vahel ikkagi. Ja eeldades, et tulnukatel pole meist paremat tehnoloogiat, mida nad tõenäoliselt teevad.

Sel ajal, kui ma seda videot salvestan, on füüsikud laseritega lasknud Rubidium-87 gaasi jahutada vaid 170 nanokevinvinviniinini, mis on absoluutse nullpunkti kohal väike osa. Tegelikult võitsid nad Bose-Einsteini kondensaatide avastamise eest tehtud töö eest Nobeli preemia.

NASA tegeleb tegelikult uue eksperimendiga nimega Cold Atom Lab, mis saadab selle tehnoloogia versiooni rahvusvahelisse kosmosejaama, kus see peaks suutma materjali jahutada 100 pikokelvinini. See on külm.

Siin on teie kaasavõtmised. Absoluutne null on kõige külmem võimalik temperatuur, kui kunagi varem on võimalik saavutada, punkt, kus süsteemist ei saa enam soojusenergiat eraldada. Ärge kunagi öelge kelvini kraadide kaupa, tekitate nii palju vingumist. Universum ei saa meie külma tekitamise võimetega veel vastata ... veel. Võtke see universum.

Mulle meeldiks kuulda kõige külmemat temperatuuri, mida olete kunagi isiklikult kogenud. Minu jaoks oli see Buffalo külastamine detsembris. See ei ole õige.