Teoreticky je absolutní nula nejchladnější teplotou, která je kdekoli ve vesmíru možná. Je základem Kelvinovy stupnice, jedné ze tří teplotních stupnic používaných v každodenní fyzice a životě. Absolutní nula odpovídá 0 stupňům Kelvina, napsáno jako 0 K, což odpovídá -273,15 ° C (nebo C) a -459,67 ° Fahrenheita. Kelvinova stupnice neobsahuje ani záporná čísla, ani symboly stupňů.
Teplota sama o sobě je měřítkem pohybu částic a v absolutní nule všech částic v přírodě mají minimální pohyb spojený s vibracemi a nepatrnou úroveň pohybu na kvantově mechanické úrovni úroveň. Vědci se přiblížili k dosažení absolutní nuly v laboratorních podmínkách, ale nikdy toho nedosáhli.
Tři teplotní stupnice a absolutní nula
Bod tání (nebo bod tuhnutí) vody a bod varu vody jsou definovány jako 0 a 100 na stupnici Celsia, známé také jako stupnice Celsia. Fahrenheitova stupnice nebyla stanovena s ohledem na takové přírodní vymoženosti a teploty tání a teploty varu vody odpovídají 32 ° F, respektive 212 ° F.
Stupnice Celsia a Kelvina mají stejnou měrnou jednotku; to znamená, že každý vzestup teploty Kelvina odpovídá jednomu vzestupu teploty Celsia, i když jsou kompenzovány 273,15 st.
Chcete-li převést mezi Fahrenheitem a Celsiem, použijte:
F = 1,8 ° C + 32
Fyzické důsledky absolutní nuly
Možnost dosažení absolutní nuly ve vědeckých experimentech je omezena skutečností, že čím blíže k absolutní nule se vědec dostane, tím obtížnější je ze systému odebrat veškeré zbývající teplo - zásah u několika zbývajících atomových srážek je prakticky stejný nemožné. V roce 1994 dosáhl Národní institut pro standardy a technologie v Boulderu v Coloradu rekordně nízké teploty 700 nK, nebo 700 miliardtin stupně a v roce 2003 to vědci z Massachusetts Institute of Technology snížili na 450 pK neboli 0,45 nK.
Za normálních každodenních teplotních omezení se mnoho fyzikálních a chemických reakcí znatelně zpomalí. Přemýšlejte o nastartování auta v chladném zimním ránu ve srovnání se stejným úkolem v chladném podzimním dni, nebo o tom, jak rychlejší jsou reakce ve vašem těle, když se zahřejete cvičením.
Pozoruhodné experimenty
Observatoř Planckovy observatoře Evropské vesmírné agentury, která byla vypuštěna do vesmíru v roce 2009, obsahovala nástroje, které byly zmrazeny na 0,1 Kelvina, je třeba provést úpravu, aby se zabránilo zakalení mikrovlnného záření z palubní satelitní kamery vidění. Toho bylo dosaženo po spuštění ve čtyřech krocích, z nichž některé zahrnovaly cirkulující přípravy vodíku a hélia.
V roce 2013 umožnil jedinečný přístup ke snížení teploty výzkumným pracovníkům na Ludwig-Maximilian University v Mnichově v Německo přimělo malý počet atomů k uspořádání, které se zdálo nejen dosáhnout absolutní nuly, ale jít dolů to. Pomocí magnetů a laserů přesunuli shluk 100 000 atomů draslíku do stavu se zápornou teplotou v absolutním měřítku.