Абсолютный ноль

Абсолютный ноль температуры (-273.15 °С) — это минимальный предел температуры, которую может иметь физическое тело во Вселенной. Абсолютный ноль служит началом отсчёта абсолютной температурной шкалы, например, шкалы Кельвина. По шкале Цельсия абсолютному нулю соответствует температура −273,15 °C или -459,67 °F (по Фаренгейту).

В рамках применимости термодинамики абсолютный нуль на практике недостижим. Его существование и положение на температурной шкале следует из экстраполяции наблюдаемых физических явлений, при этом такая экстраполяция показывает, что при абсолютном нуле энергия теплового движения молекул и атомов вещества должна быть равна нулю, то есть хаотическое движение частиц прекращается, и они образуют упорядоченную структуру, занимая чёткое положение в узлах кристаллической решётки (жидкий гелий составляет исключение). Однако, с точки зрения квантовой физики и при абсолютном нуле температуры существуют нулевые колебания, которые обусловлены квантовыми свойствами частиц и физического вакуума, их окружающего.

 Что такое температура.

Температура — важная физическая величина, удобное и понятное обозначение для бытовых определений «тепло» или «холодно». Говоря о градусах Цельсия, до которых остыл или нагрелся воздух, мы в первую очередь задумываемся о том, что надеть, а не о физическом смысле явления. Хотя он очень и очень интересен. Ещё больше некоторых интересует, а насколько суровым и трескучим может быть мороз? Как сильно можно охладить тело? До нуля, конечно. Только до абсолютного и то не совсем. Всему виной опять же законы природы, которые описывает физика.

Измерение температуры дело довольно сложное — для начала следует понять, что такое температура. В термодинамике степень нагретости тела определяется как скорость броуновского (хаотического) движения его молекул. Нагрев (передача телу тепловой энергии) приводит к тому, что молекулы начинают двигаться все быстрее, тело сначала плавится, затем полученная жидкость закипает, далее молекулы начинают двигаться со все большей скоростью и образуется газ.

Попробуем представить обратный процесс — мы отнимаем у тела тепло:

Поначалу газ конденсируется в жидкость, затем она превращается в твердое тело. Дальнейшее охлаждение приводит к еще большему замедлению молекул, вернее скорости их колебания возле узлов кристаллической решетки. Сразу возникает вопрос можно ли охлаждением добиться полного прекращения броуновского движения?

Итак, чтобы разобраться в вопросе, надо понять, а каков смысл температуры? Градусы по Цельсию, Кельвину, Фаренгейту — всего лишь понятная человеку форма, которая описывает энергию молекул. Представьте себе жаркий день, обжигающий воздух и зимнюю ночь. В первом случае энергия молекул, которые составляют газ, будет очень высокой, а во втором — низкой. Температура и описывает меру этой энергии. Конечно, есть более точные и правильные определения,где говорится об энтропии, но не будем их рассматривать, чтобы не усложнять заметку.

Возможно ли достижение температуры тела абсолютного ноля.

Чем холоднее объект, тем меньше энергия его молекул, тем менее интенсивно они движутся. Естественно, если мы охлаждаем газ или твёрдое тело, то замедляем молекулы. И вот, достигнув температуры -273,15 градуса по Цельсию или 0 по Кельвину, нас ждёт абсолютный предел, абсолютный холод. Далее смысл охлаждения просто теряется — молекулы и так замерли. Говорят, что достигнута температура полного прекращения теплового движения. Абсолютный ноль.

Но здесь стоит сделать очень важную оговорку. Хотя современные устройства позволяют достаточно быстро получать температуры, близкие к абсолютному нолю, цифры в -273,15 достигнуть не удастся. Помешает квантовый мир с его странными и причудливыми правилами. Мельчайшие частицы никогда не смогут замереть, это противоречит принципу неопределённости — такое состояние можно будет описать как редкие повороты на долю градуса.

Температурная шкала Цельсия, термодинамическая шкала Кельвина и шкала Фаренгейта.

Абсолютный ноль лежит в основе шкалы измерения температуры — шкалы Кельвина. Она удобна для расчётов и используется в технике. Шкала Кельвина наиболее правильно отражает состояние молекул, не обладая участками с отрицательным значением температур.

Спасибо что прочитали!

Следите за погодой и климатом вместе с нами!

С Уважением, Маглипогода!

Информация, которая размещается на сайте, не считается официальной. 
На всех страницах функционирует система уведомления правописания. Обнаружив ошибку или неточность в тексте, выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.