Sifar mutlak sepadan dengan suhu -273.15 °C.
Adalah dipercayai bahawa sifar mutlak tidak boleh dicapai dalam amalan. Kewujudan dan kedudukannya pada skala suhu berikutan daripada ekstrapolasi fenomena fizikal yang diperhatikan, dan ekstrapolasi sedemikian menunjukkan bahawa pada sifar mutlak tenaga pergerakan terma molekul dan atom sesuatu bahan hendaklah sama dengan sifar, iaitu pergerakan zarah yang huru-hara. berhenti, dan mereka membentuk struktur yang teratur, menduduki kedudukan yang jelas dalam nod kekisi kristal. Walau bagaimanapun, sebenarnya, walaupun pada suhu sifar mutlak, pergerakan tetap zarah yang membentuk jirim akan kekal. Ayunan yang tinggal, seperti ayunan titik sifar, adalah disebabkan oleh sifat kuantum zarah dan vakum fizikal yang mengelilinginya.
Pada masa ini, dalam makmal fizikal adalah mungkin untuk memperoleh suhu melebihi sifar mutlak dengan hanya beberapa persejuta darjah; untuk mencapainya sendiri, mengikut undang-undang termodinamik, adalah mustahil.
Nota
kesusasteraan
- G. Burmin. Serangan ke atas sifar mutlak. - M.: "Kesusasteraan Kanak-kanak", 1983.
Lihat juga
Yayasan Wikimedia.
2010.
Lihat apa "Sifar Mutlak" dalam kamus lain: SIFAR MUTLAK, suhu di mana semua komponen sistem mempunyai jumlah tenaga paling sedikit yang dibenarkan oleh undang-undang MEKANIK KUANTUM; sifar pada skala suhu Kelvin, atau 273.15°C (459.67° Fahrenheit). Pada suhu ini...
Kamus ensiklopedia saintifik dan teknikal
Suhu ialah had minimum suhu yang boleh dimiliki oleh badan fizikal. Sifar mutlak berfungsi sebagai titik permulaan untuk skala suhu mutlak, seperti skala Kelvin. Pada skala Celsius, sifar mutlak sepadan dengan suhu −273 ... Wikipedia SUHU SIFAR MUTLAK - permulaan skala suhu termodinamik; terletak pada 273.16 K (Kelvin) di bawah (lihat) air, i.e. bersamaan dengan 273.16°C (Celsius). Sifar mutlak ialah suhu paling rendah dalam alam semula jadi dan boleh dikatakan tidak boleh dicapai...
Ensiklopedia Politeknik Besar
Suhu sifar mutlak ialah had suhu minimum yang boleh dimiliki oleh badan fizikal. Sifar mutlak berfungsi sebagai titik permulaan untuk skala suhu mutlak, seperti skala Kelvin. Pada skala Celsius, sifar mutlak sepadan dengan... ... Wikipedia
Razg. Pengabaian Orang yang tidak penting, tidak penting. FSRY, 288; BTS, 24; ZS 1996, 33 ...
sifar- sifar mutlak... Kamus Idiom Rusia
Kata nama sifar dan sifar, m., digunakan. bandingkan selalunya Morfologi: (tidak) apa? sifar dan sifar, kenapa? sifar dan sifar, (lihat) apa? sifar dan sifar, apa? sifar dan sifar, bagaimana pula? kira-kira sifar, sifar; pl. apa? sifar dan sifar, (tidak) apa? sifar dan sifar, kenapa? sifar dan sifar, (saya nampak)… … Kamus Penerangan Dmitriev
Sifar mutlak (sifar). Razg. Pengabaian Orang yang tidak penting, tidak penting. FSRY, 288; BTS, 24; ZS 1996, 33 V sifar. 1. Jarg. kata mereka bergurau. besi. Mengenai mabuk yang teruk. Yuganovs, 471; Vakhitov 2003, 22. 2. Zharg. muzik Tepat sekali, sesuai dengan... ... Kamus besar pepatah Rusia
mutlak- kemustahilan mutlak, kuasa mutlak, ketakcelakan mutlak, kekacauan mutlak, fiksyen mutlak, kekebalan mutlak, pemimpin mutlak, minimum mutlak, raja mutlak, moral mutlak, sifar mutlak… … Kamus Idiom Rusia
Buku
- Sifar mutlak, Pavel Mutlak. Kehidupan semua ciptaan saintis gila bangsa Nes sangat singkat. Tetapi percubaan seterusnya mempunyai peluang untuk wujud. Apa yang menantinya di hadapan?...
Apabila laporan cuaca meramalkan suhu menghampiri sifar, anda tidak sepatutnya pergi ke gelanggang luncur: ais akan cair. Suhu lebur ais diambil sebagai sifar darjah Celsius, skala suhu yang paling biasa.
Kami sangat biasa dengan skala negatif darjah Celsius - darjah<ниже
нуля>, darjah sejuk. Suhu terendah di Bumi direkodkan di Antartika: -88.3°C. Suhu yang lebih rendah mungkin di luar Bumi: di permukaan Bulan pada tengah malam bulan ia boleh mencapai -160°C.
Tetapi suhu rendah sewenang-wenangnya tidak boleh wujud di mana-mana.
Suhu yang sangat rendah - sifar mutlak - pada skala Celsius sepadan dengan - 273.16°.
Skala suhu mutlak, skala Kelvin, berasal dari sifar mutlak. Ais cair pada 273.16° Kelvin, dan air mendidih pada 373.16° K. Oleh itu, darjah K adalah sama dengan darjah C. Tetapi pada skala Kelvin, semua suhu adalah positif.
Mengapakah 0°K adalah had sejuk?<пляска>zarah hampir berhenti sepenuhnya. Atom dan molekul akan membeku sepenuhnya pada suhu yang diambil sebagai sifar mutlak.
Menurut prinsip mekanik kuantum, pada sifar mutlak ia akan menjadi gerakan haba zarah yang akan berhenti, tetapi zarah itu sendiri tidak akan membeku, kerana ia tidak boleh dalam keadaan rehat sepenuhnya. Oleh itu, pada sifar mutlak, zarah masih mesti mengekalkan beberapa jenis gerakan, yang dipanggil gerakan sifar.<идти медленнее, чем стоять на месте>.
Walau bagaimanapun, untuk menyejukkan bahan kepada suhu di bawah sifar mutlak adalah idea yang tidak bermakna seperti, katakan, niat
Lebih-lebih lagi, walaupun mencapai sifar mutlak yang tepat adalah hampir mustahil. Anda hanya boleh mendekatinya. Kerana sama sekali anda tidak boleh mengambil sepenuhnya semua tenaga haba daripada bahan. Sebahagian daripada tenaga haba kekal pada penyejukan paling dalam.
Bagaimanakah anda mencapai suhu ultra-rendah?
Membekukan bahan adalah lebih sukar daripada memanaskannya. Ini dapat dilihat walaupun dari perbandingan reka bentuk dapur dan peti sejuk.
Dalam kebanyakan peti sejuk isi rumah dan industri, haba dikeluarkan kerana penyejatan cecair khas - freon, yang beredar melalui tiub logam. Rahsianya ialah freon boleh kekal dalam keadaan cair hanya pada suhu yang cukup rendah. Di dalam petak peti sejuk, disebabkan oleh haba ruang, ia menjadi panas dan mendidih, bertukar menjadi wap. Tetapi wap dimampatkan oleh pemampat, dicairkan dan memasuki penyejat, menambah kehilangan freon yang tersejat. Tenaga digunakan untuk mengendalikan pemampat.
Dalam peranti penyejukan dalam, pembawa sejuk adalah cecair ultra-sejuk - cecair helium. Tidak berwarna, ringan (8 kali lebih ringan daripada air), ia mendidih di bawah tekanan atmosfera pada 4.2°K, dan dalam vakum pada 0.7°K. Suhu yang lebih rendah diberikan oleh isotop cahaya helium: 0.3°K.
Helium cecair yang terhasil disimpan dalam termos khas - kelalang Dewar.
Kos cecair yang sangat sejuk ini (satu-satunya yang tidak membeku pada sifar mutlak) ternyata agak tinggi. Walau bagaimanapun, helium cecair digunakan lebih dan lebih meluas hari ini, bukan sahaja dalam sains, tetapi juga dalam pelbagai peranti teknikal.
Suhu terendah dicapai dengan cara yang berbeza. Ternyata molekul beberapa garam, contohnya kalium kromium tawas, boleh berputar di sepanjang garis daya magnet. Garam ini disejukkan terlebih dahulu dengan helium cecair hingga 1°K dan diletakkan dalam medan magnet yang kuat. Dalam kes ini, molekul berputar di sepanjang garis daya, dan haba yang dilepaskan diambil oleh helium cecair. Kemudian medan magnet dikeluarkan secara tiba-tiba, molekul sekali lagi bertukar ke arah yang berbeza, dan dibelanjakan
Kerja ini membawa kepada penyejukan selanjutnya garam. Beginilah cara kita memperoleh suhu 0.001° K. Menggunakan kaedah yang sama pada dasarnya, menggunakan bahan lain, kita boleh memperoleh suhu yang lebih rendah.
Suhu terendah yang diperoleh setakat ini di Bumi ialah 0.00001° K.
Lebihan bendalir
Bahan beku kepada suhu sangat rendah dalam mandian cecair helium berubah dengan ketara. Getah menjadi rapuh, plumbum menjadi keras seperti keluli dan elastik, banyak aloi meningkatkan kekuatan.
Helium cecair itu sendiri berkelakuan dengan cara yang pelik. Pada suhu di bawah 2.2° K, ia memperoleh sifat yang tidak pernah berlaku sebelum ini untuk cecair biasa - keterlebihan: sebahagian daripadanya kehilangan kelikatan sepenuhnya dan mengalir melalui retakan paling sempit tanpa sebarang geseran.
Fenomena ini ditemui pada tahun 1937 oleh ahli akademik fizik Soviet P. JI.
Kapitsa, kemudian dijelaskan oleh Academician JI. D. Landau.
Hampir sifar mutlak, perubahan yang sangat menarik berlaku dalam sifat elektrik beberapa bahan.
Pada tahun 1911, ahli fizik Belanda Kamerlingh Onnes membuat penemuan yang tidak dijangka: ternyata pada suhu 4.12 ° K, rintangan elektrik dalam merkuri hilang sepenuhnya. Merkuri menjadi superkonduktor.
Arus elektrik yang teraruh dalam gelang superkonduktor tidak pudar dan boleh mengalir hampir selama-lamanya.<гроб Магомета>Di atas cincin sedemikian, bola superkonduktor akan terapung di udara dan tidak jatuh, seperti kisah dongeng
, kerana gravitinya diimbangi oleh tolakan magnet antara cincin dan bola. Lagipun, arus berterusan dalam gelang akan mencipta medan magnet, dan ia, seterusnya, akan mendorong arus elektrik dalam bola dan dengannya medan magnet yang diarahkan bertentangan.
Selain merkuri, timah, plumbum, zink, dan aluminium mempunyai superkonduktiviti hampir sifar mutlak. Sifat ini telah ditemui dalam 23 unsur dan lebih daripada seratus aloi yang berbeza dan sebatian kimia lain.
Suhu di mana superkonduktiviti muncul (suhu kritikal) meliputi julat yang agak luas - daripada 0.35° K (hafnium) hingga 18° K (aloi niobium-tin).
Fenomena superkonduktiviti, seperti super-
kecairan telah dikaji secara terperinci. Kebergantungan suhu kritikal pada struktur dalaman bahan dan medan magnet luar didapati.
Teori superkonduktiviti yang mendalam telah dibangunkan (sumbangan penting dibuat oleh ahli akademik Soviet N. N. Bogolyubov).<танцуя>Intipati fenomena paradoks ini sekali lagi adalah kuantum semata-mata. Pada suhu ultrarendah, elektron masuk<прутьями решетки>superkonduktor membentuk sistem zarah terikat berpasangan yang tidak boleh memberi tenaga kepada kekisi kristal atau sisa tenaga apabila memanaskannya. Pasangan elektron bergerak seolah-olah
, antara
- ion dan memintasnya tanpa perlanggaran dan pemindahan tenaga.
Superkonduktiviti semakin digunakan dalam teknologi.<шумы>peralatan. Dalam teknologi pengkomputeran elektronik, masa depan yang cemerlang dijanjikan untuk suis superkonduktor berkuasa rendah - cryotron (lihat Art.<Пути электроники>).
Tidak sukar untuk membayangkan betapa menggodanya untuk memajukan operasi peranti sedemikian ke kawasan suhu yang lebih tinggi dan lebih mudah diakses. Baru-baru ini, harapan untuk mencipta superkonduktor filem polimer telah ditemui. Sifat pelik kekonduksian elektrik dalam bahan tersebut menjanjikan peluang cemerlang untuk mengekalkan superkonduktiviti walaupun pada suhu bilik. Para saintis sentiasa mencari cara untuk merealisasikan harapan ini.
Dan sekarang mari kita lihat ke dalam alam perkara paling hangat di dunia - ke dalam kedalaman bintang. Di mana suhu mencapai berjuta-juta darjah.
Pergerakan terma rawak dalam bintang sangat kuat sehingga seluruh atom tidak boleh wujud di sana: mereka musnah dalam perlanggaran yang tidak terkira banyaknya.
Oleh itu, bahan yang sangat panas tidak boleh menjadi pepejal, atau cecair, atau gas. Ia berada dalam keadaan plasma, iaitu campuran bercas elektrik<осколков>atom - nukleus atom dan elektron.
Plasma adalah keadaan jirim yang unik. Oleh kerana zarahnya bercas elektrik, ia sensitif kepada daya elektrik dan magnet. Oleh itu, jarak dekat dua nukleus atom (ia membawa cas positif) adalah fenomena yang jarang berlaku. Hanya pada ketumpatan tinggi dan suhu yang sangat besar, nukleus atom yang berlanggar antara satu sama lain dapat dirapatkan. Kemudian tindak balas termonuklear berlaku - sumber tenaga untuk bintang.
Bintang yang paling dekat dengan kita, Matahari, terdiri terutamanya daripada plasma hidrogen, yang dipanaskan di dalam perut bintang itu hingga 10 juta darjah. Dalam keadaan sedemikian, pertemuan rapat nukleus hidrogen cepat - proton, walaupun jarang berlaku, berlaku. Kadangkala proton yang mendekati berinteraksi: setelah mengatasi tolakan elektrik, mereka jatuh ke dalam kuasa daya tarikan nuklear gergasi, dengan cepat<падают>di atas satu sama lain dan bergabung. Di sini penstrukturan semula serta-merta berlaku: bukannya dua proton, deuteron (nukleus isotop hidrogen berat), positron dan neutrino muncul. Tenaga yang dibebaskan ialah 0.46 juta volt elektron (MeV).
Setiap proton suria individu boleh memasuki tindak balas sedemikian secara purata sekali setiap 14 bilion tahun. Tetapi terdapat begitu banyak proton di kedalaman cahaya sehingga di sana-sini kejadian yang tidak mungkin ini berlaku - dan bintang kita terbakar dengan nyalanya yang mempesonakan.
Sintesis deuteron hanyalah langkah pertama transformasi termonuklear suria.
Deuteron yang baru lahir tidak lama lagi (secara purata selepas 5.7 saat) bergabung dengan proton lain. Nukleus helium ringan dan kuantum gamma sinaran elektromagnet muncul. 5.48 MeV tenaga dilepaskan.
Akhirnya, secara purata, sekali setiap juta tahun, dua nukleus helium ringan boleh menumpu dan bergabung. Kemudian nukleus helium biasa (zarah alfa) terbentuk dan dua proton dipisahkan. 12.85 MeV tenaga dilepaskan.<конвейер>Tiga peringkat ini<сгорает>tindak balas termonuklear bukan satu-satunya.<золу>Terdapat satu lagi rantaian transformasi nuklear, yang lebih pantas. Nukleus atom karbon dan nitrogen mengambil bahagian di dalamnya (tanpa dimakan). Tetapi dalam kedua-dua pilihan, zarah alfa disintesis daripada nukleus hidrogen. Secara kiasan, plasma hidrogen Matahari
, bertukar menjadi<худеет>- plasma helium. Dan semasa sintesis setiap gram plasma helium, 175 ribu kWj tenaga dilepaskan. Sebilangan besar!<горючего>Setiap saat Matahari mengeluarkan 4,1033 erg tenaga, kehilangan 4,1012 g (4 juta tan) jirim dalam berat. Tetapi jumlah jisim Matahari ialah 2,1027 tan Ini bermakna dalam sejuta tahun, terima kasih kepada sinaran, Matahari
hanya satu persepuluh juta jisimnya. Angka-angka ini dengan fasih menggambarkan keberkesanan tindak balas termonuklear dan nilai kalori gergasi tenaga suria.<зола>- hidrogen.<горючим>Pelaburan termonuklear nampaknya merupakan sumber tenaga utama untuk semua bintang.
Pada suhu dan ketumpatan dalaman yang berbeza, pelbagai jenis tindak balas berlaku. Khususnya, solar<Вселенная вчера, сегодня и завтра>).
-nukleus helium - pada 100 juta darjah ia sendiri menjadi termonuklear
. Kemudian nukleus atom yang lebih berat - karbon dan juga oksigen - boleh disintesis daripada zarah alfa.<горючего>Menurut ramai saintis, keseluruhan Metagalaxy kita secara keseluruhannya juga merupakan hasil gabungan termonuklear, yang berlaku pada suhu satu bilion darjah (lihat Seni.
<Горючего>Ke arah matahari buatan
Nilai kalori termonuklear yang luar biasa
mendorong saintis untuk mencapai pelaksanaan tiruan tindak balas pelakuran nuklear.<горючее>- Terdapat banyak isotop hidrogen di planet kita. Sebagai contoh, tritium hidrogen superberat boleh dihasilkan daripada litium logam dalam reaktor nuklear. Dan hidrogen berat - deuterium adalah sebahagian daripada air berat, yang boleh diekstrak daripada air biasa.
Masalah ini pertama kali diselesaikan dalam bom hidrogen. Isotop hidrogen di sana dinyalakan oleh letupan bom atom, yang disertai dengan pemanasan bahan hingga berpuluh-puluh juta darjah. Dalam salah satu versi bom hidrogen, bahan api termonuklear ialah sebatian kimia hidrogen berat dengan litium ringan - deuteride litium ringan. Serbuk putih ini, sama dengan garam meja,<воспламеняясь>daripada<спички>, yang merupakan bom atom, serta-merta meletup dan mencipta suhu ratusan juta darjah.
Untuk memulakan tindak balas termonuklear yang aman, seseorang mesti terlebih dahulu mempelajari cara memanaskan dos kecil plasma isotop hidrogen yang cukup padat kepada suhu ratusan juta darjah tanpa perkhidmatan bom atom. Masalah ini adalah salah satu yang paling sukar dalam fizik gunaan moden. Para saintis di seluruh dunia telah mengusahakannya selama bertahun-tahun.
Kami telah mengatakan bahawa ia adalah pergerakan zarah yang huru-hara yang mencipta pemanasan badan, dan tenaga purata pergerakan rawak mereka sepadan dengan suhu. Untuk memanaskan badan yang sejuk bermakna mencipta gangguan ini dalam apa jua cara.
Bayangkan dua kumpulan pelari meluru ke arah satu sama lain. Jadi mereka bertembung, bercampur aduk, remuk dan kekeliruan bermula.
Kekacauan besar!
Dengan cara yang sama, ahli fizik pada mulanya cuba mendapatkan suhu tinggi - dengan melanggar jet gas tekanan tinggi. Gas dipanaskan sehingga 10 ribu darjah. Pada satu ketika ini adalah rekod: suhu lebih tinggi daripada di permukaan Matahari.
Tetapi dengan kaedah ini, pemanasan gas yang lebih perlahan dan tidak meletup adalah mustahil, kerana gangguan haba serta-merta merebak ke semua arah, memanaskan dinding ruang eksperimen dan persekitaran. Haba yang terhasil dengan cepat meninggalkan sistem, dan mustahil untuk mengasingkannya.
Benar, plasma tidak boleh dilindungi daripada kehilangan haba oleh vesel yang diperbuat daripada bahan yang paling refraktori sekalipun. Bersentuhan dengan dinding pepejal, plasma panas serta-merta menjadi sejuk. Tetapi anda boleh cuba memegang dan memanaskan plasma dengan mencipta pengumpulannya dalam vakum supaya ia tidak menyentuh dinding ruang, tetapi tergantung dalam kekosongan, tidak menyentuh apa-apa. Di sini kita harus mengambil kesempatan daripada fakta bahawa zarah plasma tidak neutral, seperti atom gas, tetapi bercas elektrik. Oleh itu, apabila bergerak, mereka terdedah kepada daya magnet. Tugas timbul: untuk mencipta medan magnet konfigurasi khas di mana plasma panas akan digantung seolah-olah dalam beg dengan dinding yang tidak kelihatan.
Bentuk paling ringkas plasma sedemikian dicipta secara automatik apabila denyutan arus elektrik yang kuat disalurkan melalui plasma. Dalam kes ini, daya magnet teraruh di sekeliling kord plasma, yang cenderung untuk memampatkan kord.
Plasma dipisahkan dari dinding tiub pelepasan, dan pada paksi kord dalam penghancuran zarah suhu meningkat kepada 2 juta darjah.
Di negara kita, eksperimen sedemikian telah dilakukan pada tahun 1950 di bawah pimpinan ahli akademik JI. A. Artsimovich dan M. A. Leontovich.
Satu lagi arah eksperimen ialah penggunaan botol magnet, yang dicadangkan pada tahun 1952 oleh ahli fizik Soviet G.I Budker, kini seorang ahli akademik. Botol magnet diletakkan di dalam ruang gabus - ruang vakum silinder yang dilengkapi dengan penggulungan luaran, yang terkondensasi di hujung ruang. Arus yang mengalir melalui belitan mencipta medan magnet di dalam ruang. Garis medannya di bahagian tengah terletak selari dengan penjanaan silinder, dan pada hujungnya ia dimampatkan dan membentuk palam magnet. Zarah plasma disuntik ke dalam botol magnet bergulung di sekeliling garis medan dan dipantulkan dari palam. Akibatnya, plasma disimpan di dalam botol untuk beberapa lama. Sekiranya tenaga zarah plasma yang dimasukkan ke dalam botol cukup tinggi dan jumlahnya mencukupi, ia memasuki interaksi daya yang kompleks, pergerakan yang diarahkan pada mulanya menjadi keliru, menjadi tidak teratur - suhu nukleus hidrogen meningkat kepada puluhan juta ijazah.<ударами>Pemanasan tambahan dicapai oleh elektromagnet
Untuk memulakan tindak balas mampan sendiri, suhu dan ketumpatan plasma mesti ditingkatkan lagi. Ini sukar dicapai. Walau bagaimanapun, masalah itu, seperti yang diyakinkan oleh saintis, sudah pasti boleh diselesaikan.
G.B. Anfilov
Menyiarkan gambar dan memetik artikel dari laman web kami pada sumber lain dibenarkan dengan syarat pautan ke sumber dan gambar disediakan.
> Sifar mutlak
Ketahui apa yang sama dengannya suhu sifar mutlak dan nilai entropi. Ketahui berapa suhu sifar mutlak pada skala Celsius dan Kelvin.
Sifar mutlak– suhu minimum. Ini adalah titik di mana entropi mencapai nilai terendahnya.
Objektif Pembelajaran
- Fahami mengapa sifar mutlak ialah penunjuk semula jadi bagi titik sifar.
Perkara utama
- Sifar mutlak adalah universal, iaitu semua jirim berada dalam keadaan dasar pada penunjuk ini.
- K mempunyai tenaga sifar mekanikal kuantum. Tetapi dalam tafsiran, tenaga kinetik boleh menjadi sifar, dan tenaga haba hilang.
- Suhu terendah dalam keadaan makmal mencapai 10-12 K. Suhu semula jadi minimum ialah 1 K (pengembangan gas dalam Nebula Boomerang).
Syarat
- Entropi ialah ukuran bagaimana tenaga seragam diagihkan dalam sistem.
- Termodinamik ialah cabang sains yang mengkaji haba dan hubungannya dengan tenaga dan kerja.
Sifar mutlak ialah suhu minimum di mana entropi mencapai nilai terendahnya. Iaitu, ini adalah penunjuk terkecil yang boleh diperhatikan dalam sistem. Ini adalah konsep universal dan bertindak sebagai titik sifar dalam sistem unit suhu.
Graf tekanan lawan suhu bagi gas yang berbeza dengan isipadu tetap. Ambil perhatian bahawa semua graf mengekstrapolasi kepada tekanan sifar pada satu suhu
Sistem pada sifar mutlak masih dikurniakan tenaga titik sifar mekanikal kuantum. Mengikut prinsip ketidakpastian, kedudukan zarah tidak boleh ditentukan dengan ketepatan mutlak. Jika zarah disesarkan pada sifar mutlak, ia masih mempunyai rizab tenaga minimum. Tetapi dalam termodinamik klasik, tenaga kinetik boleh menjadi sifar, dan tenaga haba hilang.
Titik sifar skala termodinamik, seperti Kelvin, adalah sama dengan sifar mutlak. Perjanjian antarabangsa telah menetapkan bahawa suhu sifar mutlak mencapai 0K pada skala Kelvin dan -273.15°C pada skala Celsius. Bahan tersebut mempamerkan kesan kuantum pada suhu minimum, seperti superkonduktiviti dan superfluiditi. Suhu terendah dalam keadaan makmal ialah 10-12 K, dan dalam persekitaran semula jadi - 1 K (pengembangan gas yang cepat di Nebula Boomerang).
Pengembangan gas yang cepat membawa kepada suhu minimum yang diperhatikan
(1
penilaian, purata: 5,00
daripada 5)
Asteroid berhampiran Bumi Bennu menarik minat penyelidik kerana sifatnya. Hakikatnya dia mampu mendedahkan masa lalu sistem suria atau...
Gerhana matahari di Marikh! Bagaimanakah satelit menguruskan... Gerhana matahari masih merupakan peristiwa yang menarik, tetapi biasa bagi penduduk bumi. Dalam tempoh ini, satelit bumi menghalang cahaya bintang. Namun, gerhana...
Sifar mutlak (sifar mutlak) - permulaan suhu mutlak, yang mula melaporkan dari 273.16 K di bawah titik tiga air (titik keseimbangan tiga fasa - ais, air dan wap air); Pada sifar mutlak, pergerakan molekul berhenti, dan mereka berada dalam keadaan gerakan "sifar". Atau: suhu terendah di mana bahan tidak mengandungi tenaga haba.
Sifar mutlak mulakan bacaan suhu mutlak. Sepadan dengan –273.16 °C. Pada masa ini, dalam makmal fizikal adalah mungkin untuk memperoleh suhu melebihi sifar mutlak dengan hanya beberapa persejuta darjah, tetapi mengikut undang-undang termodinamik, adalah mustahil untuk mencapainya. Pada sifar mutlak, sistem akan berada dalam keadaan dengan tenaga yang paling rendah (dalam keadaan ini, atom dan molekul akan melakukan getaran "sifar") dan akan mempunyai entropi sifar (sifar gangguan). Isipadu gas ideal pada titik sifar mutlak mestilah sama dengan sifar, dan untuk menentukan titik ini, isipadu gas helium sebenar diukur pada berurutan menurunkan suhu sehingga ia mencair pada tekanan rendah (-268.9 ° C) dan mengekstrapolasi kepada suhu di mana isipadu gas jika tiada pencairan akan bertukar kepada sifar. Suhu mutlak termodinamik skala diukur dalam kelvin, dilambangkan dengan simbol K. mutlak termodinamik skala dan skala Celsius hanya diimbangi antara satu sama lain dan dikaitkan dengan nisbah K = °C + 273.16 °.
cerita
Perkataan "suhu" timbul pada zaman itu apabila orang percaya bahawa lebih banyak badan yang dipanaskan mengandungi lebih banyak bahan khas - kalori - daripada yang kurang panas. Oleh itu, suhu dianggap sebagai kekuatan campuran bahan badan dan kalori. Atas sebab ini, unit ukuran untuk kekuatan minuman beralkohol dan suhu dipanggil sama - darjah.
Oleh kerana suhu ialah tenaga kinetik molekul, adalah jelas bahawa adalah paling semula jadi untuk mengukurnya dalam unit tenaga (iaitu dalam sistem SI dalam joule). Walau bagaimanapun, pengukuran suhu bermula lama sebelum penciptaan teori kinetik molekul, jadi skala praktikal mengukur suhu dalam unit konvensional - darjah.
Skala Kelvin
Termodinamik menggunakan skala Kelvin, di mana suhu diukur daripada sifar mutlak (keadaan yang sepadan dengan tenaga dalaman minimum yang mungkin secara teori bagi sesuatu jasad), dan satu kelvin adalah bersamaan dengan 1/273.16 jarak dari sifar mutlak ke titik tiga kali ganda. air (keadaan di mana pasangan ais, air dan air berada dalam keseimbangan). Pemalar Boltzmann digunakan untuk menukar kelvin kepada unit tenaga. Unit terbitan juga digunakan: kilokelvin, megakelvin, millikelvin, dsb.
Celcius
Dalam kehidupan seharian, skala Celsius digunakan, di mana 0 ialah takat beku air, dan 100° ialah takat didih air pada tekanan atmosfera. Oleh kerana takat beku dan takat didih air tidak ditakrifkan dengan baik, skala Celsius pada masa ini ditakrifkan menggunakan skala Kelvin: darjah Celsius bersamaan dengan kelvin, sifar mutlak diambil sebagai -273.15 °C. Skala Celsius boleh dikatakan sangat mudah kerana air sangat biasa di planet kita dan kehidupan kita berdasarkannya. Sifar Celsius ialah titik khas untuk meteorologi, kerana pembekuan air atmosfera mengubah segala-galanya dengan ketara.
Fahrenheit
Di England dan terutamanya di Amerika Syarikat, skala Fahrenheit digunakan. Skala ini membahagikan selang dari suhu musim sejuk paling sejuk di bandar tempat Fahrenheit tinggal kepada suhu badan manusia kepada 100 darjah. Sifar darjah Celsius ialah 32 darjah Fahrenheit, dan darjah Fahrenheit ialah 5/9 darjah Celsius.
Takrif semasa skala Fahrenheit adalah seperti berikut: ia ialah skala suhu di mana 1 darjah (1 °F) bersamaan dengan 1/180 perbezaan antara takat didih air dan suhu lebur ais pada tekanan atmosfera, dan takat lebur ais ialah +32 °F. Suhu pada skala Fahrenheit berkaitan dengan suhu pada skala Celsius (t °C) dengan nisbah t °C = 5/9 (t °F – 32), 1 °F = 5/9 °C. Dicadangkan oleh G. Fahrenheit pada tahun 1724.
Skala Reaumur
Dicadangkan pada tahun 1730 oleh R. A. Reaumur, yang menggambarkan termometer alkohol yang dia cipta.
Unitnya ialah darjah Reaumur (°R), 1 °R bersamaan dengan 1/80 selang suhu antara titik rujukan - suhu lebur ais (0 °R) dan takat didih air (80 °R)
1 °R = 1.25 °C.
Pada masa ini, skala telah tidak digunakan; ia bertahan paling lama di Perancis, tanah air penulis.
Perbandingan skala suhu
| Penerangan | Kelvin | Celcius | Fahrenheit | Newton | Reaumur |
| Sifar mutlak | −273.15 | −459.67 | −90.14 | −218.52 | |
| Suhu lebur campuran Fahrenheit (garam dan ais dalam kuantiti yang sama) | 0 | −5.87 | |||
| Takat beku air (keadaan normal) | 0 | 32 | 0 | ||
| Purata suhu badan manusia¹ | 36.8 | 98.2 | 12.21 | ||
| Takat didih air (keadaan normal) | 100 | 212 | 33 | ||
| Suhu permukaan suria | 5800 | 5526 | 9980 | 1823 |
Suhu badan manusia biasa ialah 36.6 °C ±0.7 °C, atau 98.2 °F ±1.3 °F. Nilai yang biasa disebut 98.6 °F ialah penukaran tepat kepada Fahrenheit daripada nilai Jerman abad ke-19 sebanyak 37 °C. Oleh kerana nilai ini tidak berada dalam julat suhu biasa mengikut konsep moden, kita boleh mengatakan bahawa ia mengandungi ketepatan yang berlebihan (salah). Beberapa nilai dalam jadual ini telah dibundarkan.
Perbandingan skala Fahrenheit dan Celsius
(oF- skala Fahrenheit, oC- skala Celsius)
| oF | oC | oF | oC | oF | oC | oF | oC | |||
| -459.67 -450 -400 -350 -300 -250 -200 -190 -180 -170 -160 -150 -140 -130 -120 -110 -100 -95 -90 -85 -80 -75 -70 -65 | -273.15 -267.8 -240.0 -212.2 -184.4 -156.7 -128.9 -123.3 -117.8 -112.2 -106.7 -101.1 -95.6 -90.0 -84.4 -78.9 -73.3 -70.6 -67.8 -65.0 -62.2 -59.4 -56.7 -53.9 | -60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -19 -18 -17 -16 -15 -14 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 | -51.1 -48.3 -45.6 -42.8 -40.0 -37.2 -34.4 -31.7 -28.9 -28.3 -27.8 -27.2 -26.7 -26.1 -25.6 -25.0 -24.4 -23.9 -23.3 -22.8 -22.2 -21.7 -21.1 -20.6 | -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 | -20.0 -19.4 -18.9 -18.3 -17.8 -17.2 -16.7 -16.1 -15.6 -15.0 -14.4 -13.9 -13.3 -12.8 -12.2 -11.7 -11.1 -10.6 -10.0 -9.4 -8.9 -8.3 -7.8 -7.2 | 20 21 22 23 24 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 125 150 200 | -6.7 -6.1 -5.6 -5.0 -4.4 -3.9 -1.1 1.7 4.4 7.2 10.0 12.8 15.6 18.3 21.1 23.9 26.7 29.4 32.2 35.0 37.8 51.7 65.6 93.3 |
Untuk menukar darjah Celsius kepada Kelvin, anda mesti menggunakan formula T=t+T 0 di mana T ialah suhu dalam kelvin, t ialah suhu dalam darjah Celsius, T 0 =273.15 kelvin. Saiz darjah Celsius sama dengan kelvin.
Pernahkah anda berfikir tentang betapa rendahnya suhu? Apakah sifar mutlak? Adakah manusia akan dapat mencapainya dan apakah peluang yang akan terbuka selepas penemuan sedemikian? Soalan-soalan ini dan lain-lain yang serupa telah lama menguasai fikiran ramai ahli fizik dan orang yang ingin tahu.
Apakah sifar mutlak
Walaupun anda tidak menyukai fizik sejak kecil, anda mungkin biasa dengan konsep suhu. Terima kasih kepada teori kinetik molekul, kini kita tahu bahawa terdapat hubungan statik tertentu di antaranya dan pergerakan molekul dan atom: semakin tinggi suhu mana-mana badan fizikal, semakin cepat atomnya bergerak, dan sebaliknya. Persoalannya timbul: "Adakah terdapat had yang lebih rendah di mana zarah asas akan membeku di tempatnya?" Para saintis percaya bahawa ini secara teorinya mungkin; termometer akan berada pada -273.15 darjah Celsius. Nilai ini dipanggil sifar mutlak. Dalam erti kata lain, ini adalah had minimum yang mungkin untuk badan fizikal boleh disejukkan. Malah terdapat skala suhu mutlak (skala Kelvin), di mana sifar mutlak adalah titik rujukan, dan pembahagian unit skala adalah sama dengan satu darjah. Para saintis di seluruh dunia tidak berhenti berusaha untuk mencapai nilai ini, kerana ini menjanjikan prospek yang sangat besar untuk manusia.
Mengapa ini sangat penting
Suhu yang sangat rendah dan sangat tinggi berkait rapat dengan konsep superfluiditi dan superkonduktiviti. Kehilangan rintangan elektrik dalam superkonduktor akan memungkinkan untuk mencapai nilai kecekapan yang tidak dapat dibayangkan dan menghapuskan sebarang kehilangan tenaga. Jika kita dapat mencari jalan yang membolehkan kita mencapai nilai "sifar mutlak" secara bebas, banyak masalah manusia akan diselesaikan. Kereta api berlegar di atas rel, enjin yang lebih ringan dan lebih kecil, transformer dan penjana, magnetoencephalography berketepatan tinggi, jam tangan berketepatan tinggi - ini hanyalah beberapa contoh perkara yang boleh dibawa oleh superkonduktiviti kepada kehidupan kita.
Kemajuan Sains Terkini
Pada September 2003, penyelidik dari MIT dan NASA dapat menyejukkan gas natrium ke paras terendah. Semasa percubaan, mereka hanya kurang separuh bilion darjah daripada garisan penamat (sifar mutlak). Semasa ujian, natrium sentiasa berada dalam medan magnet, yang menghalangnya daripada menyentuh dinding bekas. Sekiranya mungkin untuk mengatasi halangan suhu, gerakan molekul dalam gas akan berhenti sepenuhnya, kerana penyejukan sedemikian akan mengeluarkan semua tenaga daripada natrium. Para penyelidik menggunakan teknik yang pengarangnya (Wolfgang Ketterle) menerima Hadiah Nobel dalam Fizik pada tahun 2001. Perkara utama dalam ujian adalah proses gas pemeluwapan Bose-Einstein. Sementara itu, tiada siapa yang membatalkan undang-undang ketiga termodinamik, mengikut mana sifar mutlak bukan sahaja tidak dapat diatasi, tetapi juga nilai yang tidak boleh dicapai. Di samping itu, prinsip ketidakpastian Heisenberg terpakai, dan atom tidak boleh berhenti mati di landasan mereka. Oleh itu, buat masa ini, suhu sifar mutlak masih tidak dapat dicapai untuk sains, walaupun saintis telah dapat mendekatinya pada jarak yang boleh diabaikan.