Absolútna nula je teoreticky najchladnejšia teplota, ktorá je kdekoľvek vo vesmíre možná. Je základom pre Kelvinovu stupnicu, jednu z troch teplotných stupníc používaných v každodennej fyzike a živote. Absolútna nula zodpovedá 0 stupňom Kelvina, písaným ako 0 K, čo sa rovná -273,15 ° C (alebo C) a -459,67 ° Fahrenheita. Kelvinova stupnica neobsahuje ani záporné čísla, ani symboly stupňov.
Samotná teplota je mierou pohybu častíc a pri absolútnej nule všetkých častíc v prírode majú minimálny pohyb spojený s vibráciami a minimálnu úroveň pohybu na kvantovo-mechanickej úrovni úrovni. Vedci sa lákavo priblížili k dosiahnutiu absolútnej nuly v laboratórnych podmienkach, nikdy ju však nedosiahli.
Tri teplotné stupnice a absolútna nula
Teplota topenia (alebo tuhnutia) vody a teplota varu vody sú definované ako 0 a 100 na stupnici Celzia, známej tiež ako stupnica Celsia. Stupnica Fahrenheita nebola stanovená s ohľadom na také prírodné vymoženosti a teploty topenia a varu vody zodpovedajú 32 ° F a 212 ° F.
Stupnice Celzia a Kelvina majú rovnakú mernú jednotku; to znamená, že každé zvýšenie stupňa Kelvina o jeden stupeň zodpovedá zvýšeniu teploty Celzia o jeden stupeň, hoci sú kompenzované o 273,15 stupňov.
Na prevod medzi stupňami Fahrenheita a Celzia použite:
F = 1,8 ° C + 32
Fyzické dôsledky absolútnej nuly
Realizácia dosiahnutia absolútnej nuly vo vedeckých experimentoch je obmedzená skutočnosťou, že čím viac sa vedec dostane k absolútnej nule, tým ťažšie je zo systému odobrať zvyšné teplo - zásah pri niekoľkých zostávajúcich atómových kolíziách je prakticky možný nemožné. V roku 1994 dosiahol Národný inštitút pre normy a technológiu v Boulderi v štáte Colorado rekordne nízku teplotu 700 nK, príp. 700 milióntin stupňa a v roku 2003 to vedci z Massachusetts Institute of Technology znížili na 450 pK alebo 0,45 nK.
Pri bežných každodenných teplotných obmedzeniach sa veľa fyzikálnych a chemických reakcií znateľne spomalí. Popremýšľajte, ako naštartovať auto v chladné zimné ráno, v porovnaní s rovnakou úlohou v chladný jesenný deň, alebo o tom, ako oveľa rýchlejšie reagujú reakcie vo vašom tele, keď sa zahrejete cvičením.
Pozoruhodné experimenty
Observatórium Európskej vesmírnej agentúry Planck, ktoré bolo vypustené do vesmíru v roku 2009, obsahovalo aj nástroje, ktoré boli zmrazené na 0,1 Kelvina, je potrebná úprava, aby sa zabránilo zakaleniu mikrovlnného žiarenia z palubnej satelitnej kamery vízia. To sa dosiahlo po štarte v štyroch krokoch, z ktorých niektoré zahŕňali cirkulujúce prípravy vodíka a hélia.
V roku 2013 umožnil jedinečný prístup k zníženiu teploty vedci z Univerzity Ludwiga Maximiliána v Mníchove v Nemecko prinútiť malý počet atómov k usporiadaniu, ktoré sa javilo nielen že dosiahne absolútnu nulu, ale i kleslo to. Pomocou magnetov a laserov presunuli zhluk 100 000 atómov draslíka do stavu so zápornou teplotou v absolútnom meradle.