Mis on absoluutne nulltemperatuur kraadides? Absoluutne null

> Absoluutne null

Õppige, millega see võrdub absoluutne nulltemperatuur ja entroopia väärtus. Uurige, milline on absoluutse nulli temperatuur Celsiuse ja Kelvini skaalal.

Absoluutne null- minimaalne temperatuur. See on punkt, kus entroopia saavutab oma madalaima väärtuse.

Õppeeesmärk

Saage aru, miks absoluutne null on nullpunkti loomulik näitaja.

Põhipunktid

Absoluutne null on universaalne, see tähendab, et kogu aine on sellel indikaatoril põhiolekus.
K-l on kvantmehaaniline nullenergia. Kuid tõlgendamisel võib kineetiline energia olla null ja soojusenergia kaob.
Madalaim temperatuur laboritingimustes ulatus 10-12 K. Minimaalne looduslik temperatuur oli 1 K (gaaside paisumine Bumerangi udukogus).

Tingimused

Entroopia on mõõt, kuidas energia ühtlaselt jaotub süsteemis.
Termodünaamika on teadusharu, mis uurib soojust ja selle seost energia ja tööga.

Absoluutne null on minimaalne temperatuur, mille juures entroopia saavutab oma madalaima väärtuse. See tähendab, et see on väikseim näitaja, mida süsteemis saab jälgida. See on universaalne kontseptsioon ja toimib temperatuuriühikute süsteemis nullpunktina.

Erinevate konstantse mahuga gaaside rõhu ja temperatuuri graafik. Pange tähele, et kõik graafikud ekstrapoleeruvad nullrõhule ühel temperatuuril

Absoluutses nullpunktis olev süsteem on endiselt varustatud kvantmehaanilise nullpunkti energiaga. Määramatuse printsiibi järgi ei saa osakeste asukohta absoluutse täpsusega määrata. Kui osake nihutatakse absoluutses nullis, on sellel siiski minimaalne energiavaru. Kuid klassikalises termodünaamikas võib kineetiline energia olla null ja soojusenergia kaob.

Termodünaamilise skaala, näiteks Kelvini nullpunkt on võrdne absoluutse nulliga. Rahvusvaheline kokkulepe on kindlaks teinud, et absoluutse nulli temperatuur ulatub 0K Kelvini skaalal ja -273,15 °C Celsiuse skaalal. Aine avaldab minimaalsetel temperatuuridel kvantefekte, nagu ülijuhtivus ja ülivoolavus. Madalaim temperatuur laboritingimustes oli 10-12 K ja looduskeskkonnas - 1 K (gaaside kiire paisumine Bumerangi udukogus).

Gaaside kiire paisumine viib minimaalse vaadeldava temperatuurini

(1 hinnangud, keskmine: 5,00 5-st)

Maalähedane asteroid Bennu pakub teadlastele huvi oma olemuse tõttu. Fakt on see, et ta suudab paljastada päikesesüsteemi mineviku või...

Päikesevarjutus Marsil! Kuidas satelliit haldab... Päikesevarjutused on maalastele endiselt huvitav, kuid tuttav sündmus. Nendel perioodidel blokeerib Maa satelliit tähe valgust. Varjutus aga...

Absoluutne temperatuur null vastab 273,15 kraadi Celsiuse järgi alla nulli, 459,67 alla nulli Fahrenheiti. Kelvini temperatuuriskaala jaoks on see temperatuur ise nullmärk.

Absoluutse nulltemperatuuri olemus

Absoluutse nulli mõiste tuleneb temperatuuri olemusest. Iga keha, mis eraldub ajal väliskeskkonda. Samal ajal langeb kehatemperatuur, st. energiat jääb vähem. Teoreetiliselt võib see protsess jätkuda seni, kuni energia hulk jõuab sellise miinimumini, et keha ei suuda seda enam ära anda.
Sellise idee kauge kuulutaja leiab juba M. V. Lomonosovist. Suur vene teadlane seletas kuumust "pöörleva" liikumisega. Järelikult on maksimaalne jahutusaste sellise liikumise täielik peatamine.

Kaasaegsete kontseptsioonide kohaselt on absoluutne nulltemperatuur see, mille juures molekulidel on madalaim võimalik energiatase. Väiksema energiaga, s.t. madalamal temperatuuril ei saa eksisteerida ühtegi füüsilist keha.

Teooria ja praktika

Absoluutne nulltemperatuur on teoreetiline mõiste, seda on praktiliselt võimatu saavutada isegi kõige keerukamate seadmetega teaduslaborites. Kuid teadlastel õnnestub aine jahutada väga madalale temperatuurile, mis on absoluutse nulli lähedal.

Sellistel temperatuuridel omandavad ained hämmastavaid omadusi, mida neil tavaolukorras ei saa olla. Elavhõbe, mida nimetatakse "elusaks hõbedaks", kuna see on vedelale lähedases olekus, muutub sellel temperatuuril tahkeks – kuni seda saab kasutada naelte löömiseks. Mõned metallid muutuvad rabedaks, nagu klaas. Kumm muutub sama kõvaks. Kui lööd absoluutse nulli lähedasel temperatuuril vasaraga vastu kummist eset, puruneb see nagu klaas.

Seda omaduste muutust seostatakse ka soojuse olemusega. Mida kõrgem on füüsilise keha temperatuur, seda intensiivsemalt ja kaootilisemalt liiguvad molekulid. Temperatuuri langedes muutub liikumine vähem intensiivseks ja struktuur muutub korrapärasemaks. Seega muutub gaas vedelikuks ja vedelik tahkeks. Korra lõplik tase on kristallstruktuur. Ülimadalatel temperatuuridel omandavad selle isegi ained, mis tavaliselt jäävad amorfseks, näiteks kumm.

Huvitavaid nähtusi tuleb ette ka metallidega. Kristallvõre aatomid vibreerivad väiksema amplituudiga, elektronide hajumine väheneb ja seetõttu väheneb elektritakistus. Metall omandab ülijuhtivuse, mille praktiline rakendamine tundub väga ahvatlev, kuigi raskesti saavutatav.

Allikad:

Livanova A. Madalad temperatuurid, absoluutne null ja kvantmehaanika

Keha– see on üks füüsika põhimõisteid, mis tähendab aine või aine olemasolu vormi. See on materiaalne objekt, mida iseloomustavad maht ja mass, mõnikord ka muud parameetrid. Füüsiline keha on teistest kehadest selgelt piiriga eraldatud. Füüsilisi kehasid on mitut tüüpi; nende loetlemist ei tohiks mõista klassifikatsioonina.

Mehaanikas mõistetakse füüsilist keha kõige sagedamini materiaalse punktina. See on omamoodi abstraktsioon, mille peamiseks omaduseks on asjaolu, et keha tegelikud mõõtmed võib konkreetse probleemi lahendamisel tähelepanuta jätta. Teisisõnu, materiaalne punkt on väga spetsiifiline keha, millel on mõõtmed, kuju ja muud sarnased omadused, kuid need ei ole olulised olemasoleva probleemi lahendamiseks. Näiteks kui teil on vaja loendada objekti teatud teelõigul, võite probleemi lahendamisel selle pikkust täielikult ignoreerida. Teine füüsilise keha tüüp, mida mehaanika peab, on absoluutselt jäik keha. Sellise keha mehaanika on täpselt sama, mis materiaalse punkti mehaanika, kuid lisaks on sellel ka muid omadusi. Absoluutselt jäik keha koosneb punktidest, kuid kehale mõjuvate koormuste mõjul ei muutu nendevaheline kaugus ega massijaotus. See tähendab, et seda ei saa deformeerida. Absoluutselt jäiga keha asukoha määramiseks piisab, kui määrata sellele kinnitatud koordinaatsüsteem, tavaliselt Descartes. Enamasti on massikese ka koordinaatsüsteemi keskpunkt. Absoluutselt jäika keha pole olemas, kuid paljude probleemide lahendamiseks on selline abstraktsioon väga mugav, kuigi relativistlikus mehaanikas seda ei arvestata, kuna liikumiste puhul, mille kiirus on võrreldav valguse kiirusega, näitab see mudel sisemisi vastuolusid. Absoluutselt jäiga keha vastand on deformeeritav keha,

Absoluutne null vastab temperatuurile –273,15 °C.

Arvatakse, et absoluutne null on praktikas saavutamatu. Selle olemasolu ja asukoht temperatuuriskaalal tuleneb vaadeldud füüsikaliste nähtuste ekstrapoleerimisest ja selline ekstrapoleerimine näitab, et absoluutse nulli juures peaks aine molekulide ja aatomite soojusliikumise energia olema võrdne nulliga, see tähendab osakeste kaootilise liikumisega. peatub ja nad moodustavad korrastatud struktuuri, hõivates kristallvõre sõlmedes selge positsiooni. Kuid tegelikult säilivad isegi absoluutse nulltemperatuuri korral aine moodustavate osakeste korrapärased liikumised. Ülejäänud võnkumised, näiteks nullpunkti võnkumised, on tingitud osakeste kvantomadustest ja neid ümbritsevast füüsikalisest vaakumist.

Praegu on füüsikalistes laborites olnud võimalik saavutada absoluutset nulli ületavaid temperatuure vaid mõne miljondik kraadi võrra; seda ise saavutada termodünaamika seaduste järgi on võimatu.

Märkmed

Kirjandus

G. Burmin. Rünnak absoluutsele nullile. - M.: "Lastekirjandus", 1983.

Vaata ka

Wikimedia sihtasutus. 2010. aasta.

Sünonüümid:

Vaadake, mis on "absoluutne null" teistes sõnaraamatutes:

Temperatuurid, temperatuuri lähtekoht termodünaamilisel temperatuuriskaalal (vt TERMODÜNAAMILINE TEMPERATUURIKAALA). Absoluutne null asub 273,16 °C allpool vee kolmikpunkti (vt KOLMEPUNKTI) temperatuuri, mille puhul see on aktsepteeritud ... ... entsüklopeediline sõnaraamat

Temperatuurid, temperatuuri päritolu termodünaamilisel temperatuuriskaalal. Absoluutne nullpunkt asub 273,16 °C allpool vee kolmikpunkti temperatuuri (0,01 °C). Absoluutne null on põhimõtteliselt kättesaamatu, temperatuurid on peaaegu saavutatud... ... Kaasaegne entsüklopeedia

Temperatuurid on termodünaamilise temperatuuriskaala temperatuuri lähtepunkt. Absoluutne null asub 273,16.C allpool vee kolmikpunkti temperatuuri, mille väärtus on 0,01,C. Absoluutne null on põhimõtteliselt kättesaamatu (vt... ... Suur entsüklopeediline sõnaraamat

Temperatuur, mis väljendab soojuse puudumist, on 218° C. Vene keele võõrsõnade sõnastik. Pavlenkov F., 1907. absoluutne nulltemperatuur (füüsiline) - madalaim võimalik temperatuur (273,15°C). Suur sõnaraamat...... Vene keele võõrsõnade sõnastik

absoluutne null- Äärmiselt madal temperatuur, mille juures molekulide termiline liikumine peatub; Kelvini skaalal vastab absoluutne null (0°K) -273,16±0,01°C... Geograafia sõnaraamat

Nimisõna, sünonüümide arv: 15 ümmargune null (8) väike mees (32) väike prae ... Sünonüümide sõnastik

Äärmiselt madal temperatuur, mille juures molekulide termiline liikumine peatub. Ideaalse gaasi rõhk ja ruumala Boyle-Mariotte'i seaduse kohaselt võrdub nulliga ning absoluutse temperatuuri alguseks Kelvini skaalal võetakse... ... Ökoloogiline sõnastik

absoluutne null- - [A.S. Goldberg. Inglise-vene energiasõnastik. 2006] Energeetika teemad üldiselt EN nullpunkt ... Tehniline tõlkija juhend

Absoluutse temperatuuri referentsi algus. Vastab 273,16° C. Praegu on füüsikalistes laborites suudetud saavutada absoluutset nulli ületavat temperatuuri vaid mõne miljondik kraadi võrra ning seda seaduste järgi saavutada... ... Collieri entsüklopeedia

absoluutne null- absoliutusis nulis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Termodinaminės temperatūros atskaitos pradžia, esanti 273.16 K žemiau vandens trigubojo taško. Või 273,16 °C, 459,69 °F või 0 K temperatuur. vastavusmenys: engl.… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

absoluutne null- absoliutusis nulis statusas T ala chemija apibrėžtis Kelvino skalės nulis (−273,16 °C). vastavusmenys: engl. absoluutne null rus. absoluutne null... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

- 48,67 Kb

Föderaalne riigieelarveline kõrgharidusasutus

"Voroneži Riiklik Pedagoogikaülikool"

Üldfüüsika osakond

teemal: “Absoluutne nulltemperatuur”

Lõpetanud: 1. kursuse üliõpilane, FMF,

PI, Kondratenko Irina Aleksandrovna

Kontrollis: üldosakonna assistent

füüsikud Afonin G.V.

Voronež-2013

Sissejuhatus………………………………………………………. 3

1. Absoluutne null…………………………………………………4

2. Ajalugu…………………………………………………………6

3. Absoluutse nulli lähedal täheldatud nähtused………..9

Järeldus ……………………………………………………… 11

Kasutatud kirjanduse loetelu…………………………..12

Sissejuhatus

Teadlased on aastaid liikunud absoluutse nulltemperatuuri poole. Nagu teada, iseloomustab absoluutse nulliga võrdne temperatuur paljude osakeste süsteemi põhiolekut - madalaima võimaliku energiaga olekut, mille juures aatomid ja molekulid sooritavad nn nullvibratsiooni. Seega avab absoluutse nulli lähedale jääv sügavjahutus (absoluutset nulli ennast praktikas arvatakse olevat kättesaamatu) piiramatud võimalused aine omaduste uurimiseks.

1. Absoluutne null

Absoluutne nulltemperatuur (harvemini absoluutne nulltemperatuur) on minimaalne temperatuuripiir, mis universumi füüsilisel kehal võib olla. Absoluutne null on absoluutse temperatuuriskaala, näiteks Kelvini skaala, lähtepunkt. 1954. aastal kehtestas X kaalude ja mõõtude peakonverents termodünaamilise temperatuuriskaala ühe võrdluspunktiga - vee kolmikpunktiga, mille temperatuuriks võeti 273,16 K (täpne), mis vastab 0,01 °C-le, nii et Celsiuse skaalal vastab temperatuur absoluutsele nullile –273,15 °C.

Termodünaamika rakendatavuse raames on absoluutne null praktikas saavutamatu. Selle olemasolu ja asukoht temperatuuriskaalal tuleneb vaadeldud füüsikaliste nähtuste ekstrapoleerimisest ja selline ekstrapoleerimine näitab, et absoluutse nulli juures peaks aine molekulide ja aatomite soojusliikumise energia olema võrdne nulliga, see tähendab osakeste kaootilise liikumisega. peatub ja nad moodustavad korrastatud struktuuri, hõivates kristallvõre sõlmedes selge asukoha (vedel heelium on erand). Kvantfüüsika seisukohalt ja absoluutse nulltemperatuuri juures on aga nullvõnkumised, mida põhjustavad osakeste kvantomadused ja neid ümbritsev füüsikaline vaakum.

Kuna süsteemi temperatuur kipub olema absoluutne null, siis nullivad ka selle entroopia, soojusmahtuvus ja soojuspaisumistegur ning süsteemi moodustavate osakeste kaootiline liikumine peatub. Ühesõnaga, ainest saab ülijuhtivuse ja ülivoolavusega üliaine.

Absoluutne nulltemperatuur on praktikas saavutamatu ja sellele ülilähedaste temperatuuride saamine kujutab endast keerukat eksperimentaalset probleemi, kuid juba on saadud temperatuure, mis jäävad absoluutsest nullist vaid miljondikkraadi kaugusele. .

Leiame absoluutse nulli väärtuse Celsiuse skaalal, võrdsustades ruumala V nulliga ja võttes arvesse, et

Seega on absoluutse nulli temperatuur -273 °C.

See on äärmuslik, madalaim temperatuur looduses, see "külma suurim või viimane aste", mille olemasolu ennustas Lomonosov.

Joonis 1. Absoluutne ja Celsiuse skaala

Absoluutse temperatuuri SI ühikut nimetatakse kelviniks (lühendatult K). Seetõttu võrdub üks kraad Celsiuse skaalal ühe kraadiga Kelvini skaalal: 1 °C = 1 K.

Seega on absoluutne temperatuur tuletissuurus, mis sõltub Celsiuse temperatuurist ja katseliselt määratud a väärtusest. See on aga põhimõttelise tähtsusega.

Molekulaarkineetilise teooria seisukohalt on absoluutne temperatuur seotud aatomite või molekulide kaootilise liikumise keskmise kineetilise energiaga. Temperatuuril T = 0 K molekulide termiline liikumine peatub.

2. Ajalugu

Füüsikaline mõiste “absoluutne nulltemperatuur” on kaasaegse teaduse jaoks väga oluline: sellega on lähedalt seotud selline mõiste nagu ülijuhtivus, mille avastamine tekitas kahekümnenda sajandi teisel poolel tõelise sensatsiooni.

Et mõista, mis on absoluutne null, tuleks pöörduda selliste kuulsate füüsikute nagu G. Fahrenheiti, A. Celsiuse, J. Gay-Lussaci ja W. Thomsoni tööde poole. Need mängisid võtmerolli praegugi kasutusel olevate peamiste temperatuuriskaalade loomisel.

Esimesena pakkus välja oma temperatuuriskaala saksa füüsik G. Fahrenheit 1714. aastal. Samal ajal võeti lund ja ammoniaaki sisaldava segu temperatuur absoluutseks nulliks ehk selle skaala madalaimaks punktiks. Järgmine oluline näitaja oli inimese normaalne kehatemperatuur, mis võrdus 1000-ga. Sellest lähtuvalt nimetati selle skaala iga jaotust “Fahrenheiti kraadiks” ja skaala ennast “Fahrenheiti skaala”.

30 aastat hiljem pakkus Rootsi astronoom A. Celsius välja oma temperatuuriskaala, kus põhipunktid olid jää sulamistemperatuur ja vee keemistemperatuur. Seda skaalat nimetati Celsiuse skaalaks; see on endiselt populaarne enamikus maailma riikides, sealhulgas Venemaal.

1802. aastal avastas prantsuse teadlane J. Gay-Lussac oma kuulsaid katseid tehes, et konstantsel rõhul oleva gaasi maht sõltub otseselt temperatuurist. Kuid kõige kurioossem oli see, et kui temperatuur muutus 10 Celsiuse võrra, suurenes või vähenes gaasi maht sama palju. Pärast vajalike arvutuste tegemist leidis Gay-Lussac, et see väärtus on võrdne 1/273 gaasi mahust. See seadus viis ilmselgele järeldusele: temperatuur -273°C on madalaim temperatuur, isegi kui sellele lähedale jõuate, on seda võimatu saavutada. Seda temperatuuri nimetatakse absoluutseks nulltemperatuuriks. Veelgi enam, absoluutsest nullist sai lähtepunkt absoluutse temperatuuriskaala loomisel, millest võttis aktiivselt osa inglise füüsik W. Thomson, tuntud ka kui Lord Kelvin. Tema peamine uurimistöö puudutas tõestamist, et looduses ei saa ühtki keha jahutada alla absoluutse nulli. Samal ajal kasutas ta aktiivselt termodünaamika teist seadust, seetõttu hakati 1848. aastal kasutusele võetud absoluutse temperatuuri skaalat nimetama termodünaamiliseks või "Kelvini skaalaks". Järgnevatel aastatel ja aastakümnetel selgitati kontseptsiooni ainult numbriliselt. tekkis "absoluutne null".

Joonis 2. Fahrenheiti (F), Celsiuse (C) ja Kelvini (K) temperatuuriskaala suhe.

Samuti väärib märkimist, et absoluutne null mängib SI-süsteemis väga olulist rolli. Asi on selles, et 1960. aastal, järgmisel kaalude ja mõõtude peakonverentsil, sai termodünaamilise temperatuuri ühik – kelvin – üheks kuuest põhimõõtühikust. Samas oli spetsiaalselt ette nähtud, et üks kelvinikraad

on arvuliselt võrdne ühe Celsiuse kraadiga, kuid võrdluspunktiks "Kelvinites" peetakse tavaliselt absoluutset nulli.

Absoluutse nulli põhiline füüsikaline tähendus seisneb selles, et füüsikaliste põhiseaduste kohaselt on sellisel temperatuuril elementaarosakeste, nagu aatomid ja molekulid, liikumisenergia null ja sel juhul peaks nende samade osakeste igasugune kaootiline liikumine. lõpetada. Absoluutse nulliga võrdsel temperatuuril peavad aatomid ja molekulid võtma kristallvõre põhipunktides selge asukoha, moodustades korrastatud süsteemi.

Tänapäeval on teadlastel õnnestunud eriseadmete abil saavutada temperatuure, mis on vaid mõne miljoniosa võrra üle absoluutse nulli. Seda väärtust on termodünaamika teise seaduse tõttu füüsiliselt võimatu ise saavutada.

3. Absoluutse nulli lähedal täheldatud nähtused

Absoluutsele nullile lähedasel temperatuuril võib makroskoopilisel tasemel täheldada puhtalt kvantefekte, näiteks:

1. Ülijuhtivus on mõnede materjalide omadus omada rangelt nulli elektritakistust, kui need saavutavad temperatuuri alla teatud väärtuse (kriitiline temperatuur). On teada mitusada ühendit, puhast elementi, sulamit ja keraamikat, mis muutuvad ülijuhtivaks olekuks.

Ülijuhtivus on kvantnähtus. Seda iseloomustab ka Meissneri efekt, mis seisneb magnetvälja täielikus nihkumises ülijuhi mahust. Selle efekti olemasolu näitab, et ülijuhtivust ei saa kirjeldada lihtsalt kui ideaalset juhtivust klassikalises mõttes. Avamine aastatel 1986-1993. hulk kõrgtemperatuurilisi ülijuhte (HTSC) on ülijuhtivuse temperatuuripiiri kaugele tagasi lükanud ja võimaldanud ülijuhtivaid materjale praktiliselt kasutada mitte ainult vedela heeliumi temperatuuril (4,2 K), vaid ka vedeliku keemistemperatuuril. lämmastik (77 K), palju odavam krüogeenne vedelik.

2. Ülivoolavus - aine võime erilises olekus (kvantvedelik), mis tekib siis, kui temperatuur langeb absoluutse nullini (termodünaamiline faas), hõõrdumata voolata läbi kitsaste pilude ja kapillaaride. Kuni viimase ajani oli ülivoolavus tuntud ainult vedela heeliumi puhul, kuid viimastel aastatel on ülivoolavust avastatud ka teistes süsteemides: haruldaste aatomi Bose kondensaatides, tahke heelium.

Ülivedelikku selgitatakse järgmiselt. Kuna heeliumi aatomid on bosonid, võimaldab kvantmehaanika suvalisel arvul osakestel olla samas olekus. Absoluutse nulli temperatuuride lähedal on kõik heeliumi aatomid maapealses energiaseisundis. Kuna olekute energia on diskreetne, ei saa aatom vastu võtta mis tahes energiat, vaid ainult sellist, mis on võrdne külgnevate energiatasemete vahelise energiavahega. Kuid madalatel temperatuuridel võib kokkupõrkeenergia olla sellest väärtusest väiksem, mille tagajärjel energia hajumist lihtsalt ei toimu. Vedelik hakkab voolama ilma hõõrdumiseta.

3. Bose – Einsteini kondensaat – aine agregatsiooni olek, mille aluseks on bosonid, jahutatud absoluutse nulli lähedase temperatuurini (vähem kui miljondik kraadi üle absoluutse nulli). Sellises tugevalt jahutatud olekus satub piisavalt suur hulk aatomeid oma minimaalsesse võimalikku kvantolekusse ja kvantefektid hakkavad avalduma makroskoopilisel tasandil.

Järeldus

Aine absoluutse nullilähedaste omaduste uurimine pakub teaduse ja tehnoloogia jaoks suurt huvi.

Aine paljud omadused, mida toatemperatuuril varjavad termilised nähtused (näiteks soojusmüra), hakkavad temperatuuri langedes üha enam ilmnema, võimaldades puhtal kujul uurida antud ainele omaseid mustreid ja seoseid. aine. Teadusuuringud madalate temperatuuride vallas on võimaldanud avastada palju uusi loodusnähtusi, nagu heeliumi ülivoolavus ja metallide ülijuhtivus.

Madalatel temperatuuridel muutuvad materjalide omadused dramaatiliselt. Mõned metallid suurendavad oma tugevust ja muutuvad plastiliseks, teised aga muutuvad rabedaks, nagu klaas.

Füüsikalis-keemiliste omaduste uurimine madalatel temperatuuridel võimaldab tulevikus luua uusi etteantud omadustega aineid. Kõik see on kosmoselaevade, jaamade ja instrumentide projekteerimisel ja loomisel väga väärtuslik.

Teatavasti on kosmiliste kehade radariuuringute käigus vastuvõetav raadiosignaal väga väike ja seda on raske erinevatest müradest eristada. Teadlaste hiljuti loodud molekulaarostsillaatorid ja -võimendid töötavad väga madalatel temperatuuridel ja seetõttu on neil väga madal müratase.

Metallide, pooljuhtide ja dielektrikute madalatemperatuurilised elektrilised ja magnetilised omadused võimaldavad välja töötada põhimõtteliselt uusi mikroskoopilisi raadioseadmeid.

Ülimadalaid temperatuure kasutatakse vaakumi loomiseks, mis on vajalik näiteks hiiglaslike tuumaosakeste kiirendite töötamiseks.

Bibliograafia

http://wikipedia.org
http://rudocs.exdat.com
http://fb.ru

Lühike kirjeldus

Kas olete kunagi mõelnud, kui madal temperatuur võib olla? Mis on absoluutne null? Kas inimkond suudab seda kunagi saavutada ja millised võimalused avanevad pärast sellist avastust? Need ja teised sarnased küsimused on pikka aega vaevanud paljude füüsikute ja lihtsalt uudishimulike inimeste meelt.

Mis on absoluutne null

Isegi kui teile lapsepõlvest peale füüsika ei meeldinud, olete ilmselt temperatuuri mõistega tuttav. Tänu molekulaarkineetilisele teooriale teame nüüd, et selle ning molekulide ja aatomite liikumise vahel on teatav staatiline seos: mida kõrgem on mis tahes füüsilise keha temperatuur, seda kiiremini liiguvad selle aatomid ja vastupidi. Tekib küsimus: "Kas on olemas selline alumine piir, mille juures elementaarosakesed paigal külmuvad?" Teadlased usuvad, et see on teoreetiliselt võimalik, termomeetri näit on -273,15 kraadi Celsiuse järgi. Seda väärtust nimetatakse absoluutseks nulliks. Teisisõnu, see on minimaalne võimalik piir, milleni füüsilist keha saab jahutada. On isegi absoluutne temperatuuriskaala (Kelvini skaala), milles absoluutne null on võrdluspunktiks ja skaala ühikujaotus võrdub ühe kraadiga. Teadlased üle maailma ei lakka selle väärtuse saavutamiseks töötamast, kuna see tõotab inimkonnale tohutuid väljavaateid.

Miks see nii oluline on

Ülimadalad ja ülikõrged temperatuurid on tihedalt seotud ülivoolavuse ja ülijuhtivuse mõistetega. Ülijuhtide elektritakistuse kadumine võimaldab saavutada mõeldamatuid efektiivsusväärtusi ja kõrvaldada kõik energiakadud. Kui leiaksime viisi, mis võimaldaks meil vabalt "absoluutse nulli" väärtuseni jõuda, oleks paljud inimkonna probleemid lahendatud. Rööbaste kohal hõljuvad rongid, kergemad ja väiksemad mootorid, trafod ja generaatorid, ülitäpne magnetoentsefalograafia, ülitäpsed kellad – need on vaid mõned näited sellest, mida ülijuhtivus meie ellu võib tuua.

Viimased teaduslikud edusammud

2003. aasta septembris suutsid MIT ja NASA teadlased jahutada naatriumgaasi rekordiliselt madalale tasemele. Eksperimendi käigus jäi neil finišijoonest (absoluutnull) puudu vaid pool miljardikraadist. Katsete ajal oli naatrium pidevalt magnetväljas, mis ei lasknud tal kokku puutuda anuma seintega. Kui oleks võimalik ületada temperatuuribarjäär, peatuks gaasis molekulaarne liikumine täielikult, sest selline jahutamine tõmbaks kogu energia naatriumist välja. Teadlased kasutasid tehnikat, mille autor (Wolfgang Ketterle) sai 2001. aastal Nobeli füüsikaauhinna. Katsete põhipunktiks olid Bose-Einsteini kondensatsiooni gaasiprotsessid. Vahepeal pole keegi veel tühistanud termodünaamika kolmandat seadust, mille kohaselt absoluutne null pole mitte ainult ületamatu, vaid ka kättesaamatu väärtus. Lisaks kehtib Heisenbergi määramatuse põhimõte ja aatomid lihtsalt ei saa oma jälgedes surnud peatuda. Seega jääb absoluutne nulltemperatuur praegu teadusele kättesaamatuks, kuigi teadlased on suutnud sellele läheneda tühise kauguseni.