Теоретически абсолютный ноль - это самая холодная температура, которая возможна во Вселенной. Это основа шкалы Кельвина, одной из трех температурных шкал, используемых в повседневной физике и жизни. Абсолютный ноль соответствует 0 градусам Кельвина, записанному как 0 K, что эквивалентно -273,15 ° по Цельсию (или по Цельсию) и -459,67 ° по Фаренгейту. Шкала Кельвина не включает ни отрицательных чисел, ни символов градусов.
Температура сама по себе является мерой движения частиц, а при абсолютном нуле - всех частиц в природе. имеют минимальное движение, связанное с вибрацией, с крошечным уровнем движения на квантово-механической уровень. Ученые поразительно приблизились к достижению абсолютного нуля в лабораторных условиях, но так и не достигли этого.
Три температурных шкалы и абсолютный ноль
Точка плавления (или замерзания) воды и точка кипения воды определяются как 0 и 100 по шкале Цельсия, также известной как шкала Цельсия. Шкала Фаренгейта не была определена с учетом таких естественных удобств, а точки плавления и кипения воды соответствуют 32 ° F и 212 ° F соответственно.
Шкалы Цельсия и Кельвина имеют одну и ту же единицу измерения; то есть каждый рост температуры по Кельвину на один градус соответствует повышению температуры по Цельсию на один градус, хотя они компенсируются на 273,15 градуса.
Чтобы преобразовать градусы Фаренгейта в Цельсия, используйте:
F = 1,8 ° C + 32
Физические последствия абсолютного нуля
Возможность достижения абсолютного нуля в научных экспериментах ограничена тем фактом, что чем ближе к абсолютному нулю оказывается ученый, тем больше тем труднее удалить оставшееся тепло из системы - вмешательство в несколько оставшихся атомных столкновений практически невозможно. невозможно. В 1994 году Национальный институт стандартов и технологий в Боулдере, штат Колорадо, достиг рекордно низкой температуры 700 нК, или 700 миллиардных долей степени, а в 2003 году исследователи Массачусетского технологического института снизили это значение до 450 пк, или 0,45. nK.
При обычных, повседневных температурных ограничениях многие физические и химические реакции заметно замедляются. Подумайте о том, чтобы завести машину холодным зимним утром, сравнить выполнение той же задачи в прохладный осенний день или о том, насколько быстрее становятся реакции вашего собственного тела, когда вы нагреваетесь от упражнений.
Известные эксперименты
Обсерватория Planck Европейского космического агентства, запущенная в космос в 2009 году, включала замороженные инструменты. до 0,1 Кельвина, регулировка, необходимая для предотвращения затенения микроволновым излучением бортовой спутниковой камеры. зрение. Это было достигнуто после запуска в четыре этапа, некоторые из которых включали циркулирующие препараты водорода и гелия.
В 2013 году уникальный подход к снижению температуры позволил исследователям из Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана в Германия, чтобы заставить небольшое количество атомов в систему, которая, казалось, не только достигла абсолютного нуля, но и опустилась ниже Это. Они использовали магниты и лазеры, чтобы переместить кластер из 100 000 атомов калия в состояние с отрицательной температурой по абсолютной шкале.