MIKä ON ABSOLUUTTINEN NOLLA?

Send

Kanadalaisilla ei tarvitse olla paljon ylpeitä, mutta voimme kunnostaa sinua kyvyllämme kestää kylmää kylmää lämpötilaa. Nyt asun länsirannikolla, joten olen pehmeä ja heikko, ja harvoin lämpötilat ovat jäätymisen alapuolella.

Mutta joillekin Kanadan veljistäni lämpötilat voivat laskea tasolle, jonka mielesi ja kehosi tuskin ymmärtävät. Minulla on esimerkiksi ystävä, joka asuu Winnipegissä, Manitoba. Viime talven päivän lämpötilat laskivat -31C, mutta tuulenvuodesta tuntui -50C. Samana päivänä se oli leuto -29C Marsilla. Marsilla!

Mutta tutkijoille ja maailmankaikkeudelle se voi tulla paljon kylmempää. Itse asiassa niin kylmä, että he käyttävät täysin erilaista lämpötila-asteikkoa - Kelviniä - mitatakseen kuinka kaukana asiat ovat kylmäimmistä mahdollisista lämpötiloista: Absolute Zero.

Celsius-asteikolla absoluuttinen nolla on -273,15 astetta. Ja Fahrenheitissä se on -459,67 astetta. Kelvin-asteikolla se on kuitenkin hyvin yksinkertainen. Absoluuttinen nolla on 0 kelviniä.

Tässä vaiheessa tieteen selittäjä menee kompastumaan väärän käytön miinakenttään. Se ei ole 0 kelvin-astetta, et sano astetta osaa, vain kelvin-osaa. Vain kelvin.

Tämä johtuu siitä, että kun mittaat jotain mielivaltaisesta pisteestä, kuten juuri kääntymästä suunnasta, olet vaihtanut kurssia 15 astetta. Mutta jos mittaat absoluuttisesta pisteestä, kuten luonnon määrittelemä alhaisin fysikaalinen lämpötila, pudotat astetta, koska se on absoluuttinen. Absoluuttinen nolla.

Tietysti olen myös todennäköisesti saanut sen väärin. Tämä on vaikeaa.

Joka tapauksessa, takaisin Absoluuttiseen nollaan.

Absoluuttinen nolla on kylmin mahdollinen lämpötila, joka teoriassa voidaan saavuttaa. Tässä vaiheessa järjestelmästä ei voida ottaa lämpöenergiaa, töitä ei voida tehdä. Se on kuollut Jim.

Mutta se on täysin teoreettista. On käytännössä mahdotonta jäähdyttää jotain Absoluuttiseen nollaan. Jotta jotain jäähtyy, sinun on tehtävä työtä lämmön poistamiseksi siitä. Mitä kylmempi saat, sitä enemmän työtä sinun täytyy tehdä. Jotta pääset Absolute Zero -asetukseen, sinun on laitettava ääretön määrä työtä. Ja se on naurettavaa.

Kuten luultavasti olet oppinut fysiikan tai kemian luokassa, kaasun lämpötila muuttuu kaasun hiukkasten liikkeeksi. Jäähtyessään kaasua, poistamalla siitä lämpöä, hiukkaset hidastuvat.

Luulet sitten, että jäähdyttämällä jotain Absoluuttiseen nollaan, kaikki hiukkasten liikkeet siinä, että jotain pysähtyisivät. Mutta se ei ole totta.

Kvanttimekaniikan kannalta et voi koskaan tietää hiukkasten sijaintia ja vauhtia samanaikaisesti. Jos hiukkaset pysähtyisivät, tiedät niiden vauhdin (nolla) ja heidän asemansa ... heti siellä. Universumi ja sen fysiikan lait eivät vain voi antaa sen tapahtua. Kiitos Heisenbergin epävarmuusperiaatteelle.

Siksi siellä on aina pieni liike, vaikka pääsetkin Absoluuttiseen nollaan, jota et voi. Mutta et voi enää ottaa siitä lämpöä.

Fyysikko Robert Boyle oli yksi ensimmäisistä, joka harkitsi mahdollisuutta, että lämpötilassa oli alhaisin mahdollinen lämpötila, jota hän kutsui primaattiseksi frigidumiksi. Vuonna 1702 Guillaume Amontons loi lämpömittarin, jonka hän laski pohjautuvan -240 ° C: seen. Ihan lähellä.

Mutta lordi Kelvin loi tämän absoluuttisen asteikon vuonna 1848 alkaen -273 asteesta tai 0 kelviniä.

Tällä mittauksella Winnipeg oli jopa tuulenreikillään, leuto 223 kelviniä sinä talvipäivänä.

Pluton pinta sen sijaan vaihtelee alimmasta 33 kelvinistä korkeimpaan 55 kelviniin. Se on -240–218 ° C.

Keskimääräinen taustalämpötila koko maailmankaikkeudessa on vain 2,7 kelviniä. Et löydä monia paikkoja, jotka ovat kylmiä, ellet pääse ulos laajoihin kosmisiin tyhjiöihin, jotka erottavat galaksiklusterit.

Ajan myötä maailmankaikkeuden taustalämpötila laskee edelleen, mutta se ei koskaan saavuta absoluuttista nollaa. Jopa Googol-vuosina, jolloin viimeinen supermassiivinen musta aukko on lopulta haihtunut, eikä koko maailmankaikkeudessa ole enää käytettävää lämpöä.

Itse asiassa tähtitieteilijät kutsuvat tätä synkkää tulevaisuutta maailmankaikkeuden "kuolemankuolemaksi". Se on kuolemakuolema, kuten kaiken lämmön kuolema. Ja onnea.

Saatat olla yllättynyt tietäessäsi, että kylmä lämpötila koko maailmankaikkeudessa on täällä maan päällä. No, joskus joka tapauksessa. Ja jos oletetaan, että muukalaisilla ei ole meistä parempaa tekniikkaa, mitä he todennäköisesti tekevät.

Tallentaessani tätä videota, fyysikot ovat käyttäneet lasereita jäähdyttämään Rubidium-87-kaasua vain 170 nanokelviniiniin, pieneen murtoon Absoluuttisen nollan yläpuolella. Itse asiassa he voittivat Nobel-palkinnon työstään Bose-Einsteinin kondensaattien löytämisessä.

NASA työskentelee todellakin uuden kokeilun nimeltä Cold Atom Lab, joka lähettää version tästä tekniikasta kansainväliselle avaruusasemalle, missä sen pitäisi pystyä jäähdyttämään materiaali 100 pikokelviniiniin. Se on kylmää.

Tässä ovat otat. Absoluuttinen nolla on kylmin mahdollinen lämpötila kuin koskaan voidaan saavuttaa, piste, johon ei enää lämpöenergiaa voida poimia järjestelmästä. Älä koskaan sano kelvin-astetta, aiheuttavat niin paljon vinssiä. Universumi ei voi vielä sovittaa kylmäämme tuottaviin kykyihimme ... vielä. Ota tuo universumi.

Haluaisin kuulla kylmimmän lämpötilan, jonka olet koskaan kokenut. Minulle se vieraili Buffalossa joulukuussa. Tuo ei ole oikein.