Absolutní nula: historie objevu a hlavní aplikace

Fyzikální pojem „absolutní nula“ je moderní věda je velmi důležité: je úzce souvisí s konceptem, jako supravodivost, jehož otevření vytvořil rozruch v druhé polovině dvacátého století.

Abychom pochopili, co je absolutní nula, měli bychom se obrátit na díla slavných fyziků jako G. Fahrenheit, A. Celsius, J. Gay-Lussac a W. Thomson. Oni hráli klíčovou roli při vytváření hlavních teplotních stupnic, které byly dosud používány.

První teplotní stupnice navrhla v roce 1714 německý fyzik G. Fahrenheit. Současně, pro absolutní nulu, tj. Pro nejnižší bod této stupnice, byla odebrána teplota směsi, která zahrnovala sníh a čpavek. Dalším důležitým ukazatelem bylo normální tělesná teplota osoby, která se stala rovna 1000. Proto byla každá rozdělení této stupnice nazýváno "Fahrenheitem" a samotná stupnice - "Fahrenheit scale".

Po 30 letech navrhl švédský astronom A. Celsius jeho teplotní stupnici, kde hlavními body byly teplota tání ledu a bod varu vody. Tato stupnice se nazývá "stupnice Celsia", je stále populární ve většině zemí světa, včetně Ruska.

V roce 1802 francouzský vědec J. Gay-Lussac, vedoucí své slavné experimenty, zjistil, že objem plynu při konstantním tlaku je přímo závislá na teplotě. Nejzajímavější však bylo, že když teplota byla změněna o 10 stupňů Celsia, objem plynu vzrostl nebo klesl o stejné množství. Poté, co provedli potřebné výpočty, Gay-Lussac zjistil, že tato hodnota činí 1/273 objemu plynu při teplotě rovnající se 0 ° C.

Z tohoto zákona následoval závěr: teplota, rovnající se -2730 ° C, je nejnižší teplota, dokonce i blížící se k ní, je nemožné dosáhnout. Tato teplota se nazývá "absolutní nulová teplota".

Navíc absolutní nula byla výchozím bodem pro vytváření stupnice absolutní teploty, aktivní účasti v němž vzal anglický fyzik W. Thomson, známý také jako lord Kelvin.

Jeho hlavní výzkum se týkal důkazu, že žádné tělo v přírodě nemůže být chlazeno pod absolutní nulou. Při tom aktivně využíval druhý termodynamický zákon, proto absolutní teplotní stupnice, kterou uvedl v roce 1848, se stala známou jako termodynamická nebo "Kelvinova stupnice".

V následujících letech a desetiletích došlo pouze k číselnému vylepšení koncepce "absolutní nuly", která po mnoha schváleních začala být považována za rovnou -273.150.

Je také třeba poznamenat, že absolutní nula hraje velmi důležitou roli SI systém. Jde o to, že v roce 1960 se na pravidelné generální konferenci o vážích a měřeních se jednotka termodynamické teploty - kelvin - stala jednou ze šesti základních jednotek měření. Zvláště bylo stanoveno, že jeden stupeň Kelvina je číselně stejný jako jeden stupně Celsia, Obecně se předpokládá, že referenční bod "podle Kelvina" je absolutní nula, tj. -273, 150 ° C.

Základní fyzikální smysl absolutní nule spočívá v tom, že, v souladu se základními fyzikálními zákony, při této teplotě se energie pohybu elementárních částic, jako jsou atomy a molekuly se rovná nule, a v tomto případě k zastavení náhodný pohyb stejných částic. Při teplotě absolutní nuly, atomů a molekul má zaujmout jasné postavení hlavních bodů krystalové mřížky, tvořit objednané systém.

V současné době, pomocí speciálních zařízení, vědci byli schopni získat teplotu jen několik milionů zlomků větší než absolutní nula. Je fyzicky nemožné dosáhnout stejné hodnoty kvůli druhému termodynamickému zákonu popsanému výše.