ČO JE TO ABSOLUTE ZERO?

Send

Kanaďania na to nemusia byť hrdí, ale môžeme vás znova obdariť našou schopnosťou odolať mrazivým teplotám. Teraz žijem na západnom pobreží, takže som mäkký a slabý a zriedka prežívam teploty pod bodom mrazu.

Ale pre niektorých mojich kanadských bratov môžu teploty klesnúť na úroveň, ktorú vaša myseľ a telo nedokážu pochopiť. Napríklad mám priateľa, ktorý žije vo Winnipegu v Manitobe. Minulú zimu tam deň klesli teploty o -31 ° C, ale pri veternom prúde to bolo asi -50 ° C. V ten istý deň to bola na Marse pokojná teplota - 29 ° C. Na Marse!

Ale pre vedcov a vesmír to môže byť oveľa chladnejšie. V skutočnosti sú tak chladné, že používajú úplne inú stupnicu teploty - Kelvin - na meranie toho, ako ďaleko sú veci od najchladnejšej možnej teploty: Absolute Zero.

Na stupnici Celzia je Absolútna nula -273,15 stupňov. A vo Fahrenheete je to -459,67 stupňov. V Kelvinovej stupnici je to však veľmi jednoduché. Absolútna nula je 0 kelvinov.

V tomto okamihu sa vedecký vysvetľovač zakopne o mínové pole nesprávneho použitia. Nie je to 0 stupňov kelvinov, nehovoríte o stupňoch, iba o kelvinoch. Len Kelvin.

Je to tak preto, že keď zmeráte niečo z ľubovoľného bodu, napríklad smer, ktorým ste práve otočili, zmenili ste kurz o 15 stupňov. Ale ak meriate z absolútneho bodu, ako je najnižšia fyzikálna teplota definovaná prírodou, stupne klesnete, pretože je to absolútna hodnota. Absolútne nulové.

Pravdepodobne sa mi to tiež zle. Toto je ťažké.

Každopádne späť k Absolute Zero.

Absolute Zero je najchladnejšia možná teplota, ktorú je možné teoreticky dosiahnuť. V tomto okamihu nie je možné zo systému extrahovať žiadnu tepelnú energiu, nie je možné vykonávať žiadne práce. Je to mŕtvy Jim.

Ale je to úplne teoretické. Je prakticky nemožné niečo ochladiť na Absolútne nulové. Aby sa niečo ochladilo, musíte urobiť prácu, aby ste z neho získali teplo. Čím je chladnejší, tým viac práce musíte urobiť. Aby ste sa dostali k aplikácii Absolute Zero, musíte vykonať nekonečné množstvo práce. A to je smiešne.

Ako ste sa pravdepodobne naučili v triede fyziky alebo chémie, teplota plynu sa premieta do pohybu častíc v plyne. Pri ochladzovaní plynu sa častice spomaľujú tak, že z nich získavajú teplo.

Potom by ste si mysleli, že ochladením niečoho na Absolútne nulové sa všetok pohyb častíc v tom niečo zastaví. Ale to nie je pravda.

Z hľadiska kvantovej mechaniky nikdy nemôžete poznať polohu a hybnosť častíc súčasne. Ak sa častice zastavia, budete vedieť ich hybnosť (nula) a ich polohu ... práve tam. Vesmír a jeho fyzikálne zákony to len nemôžu dovoliť. Ďakujeme Heisenbergovmu princípu neistoty.

Preto vždy existuje malý pohyb, aj keď by ste sa mohli dostať k Absolute Zero, čo nemôžete. Nemôžete z neho však odobrať viac tepla.

Fyzik Robert Boyle bol jedným z prvých, ktorý zvážil možnosť najnižšej možnej teploty, ktorú nazval primum frigidum. V roku 1702 Guillaume Amontons vytvoril teplomer, ktorý by podľa jeho výpočtu mal byť pri -40 ° C.

Ale to bol Lord Kelvin, ktorý vytvoril túto absolútnu stupnicu v roku 1848, začínajúc pri -273 ° C alebo 0 kelvinoch.

Týmto meraním bol Winnipeg v tomto zimnom dni, dokonca aj so svojim veterným vetrom, chutný.

Na druhej strane sa povrch Pluta pohybuje od nízkych 33 kelvinov až po vysoký 55 kelvinov. To je -240 ° C až -218 ° C.

Priemerná teplota pozadia v celom vesmíre je len 2,7 kelvin. Mnoho chladných miest nenájdete, pokiaľ sa nedostanete k obrovským kozmickým priestorom, ktoré oddeľujú klastre galaxií.

V priebehu času bude teplota pozadia Vesmíru naďalej klesať, ale nikdy nedosiahne Absolútne nulové hodnoty. Dokonca aj v rokoch spoločnosti Google, keď sa posledná supermasívna čierna diera konečne vyparila a v celom vesmíre nezostalo žiadne použiteľné teplo.

Astronómovia v skutočnosti označujú túto bezútešnú budúcnosť za „smrteľnú smrť“ vesmíru. Je to smrteľná smrť, rovnako ako smrť všetkého tepla. A šťastie.

Možno vás prekvapí, že najchladnejšia teplota v celom vesmíre je práve tu na Zemi. Každopádne aj tak niekedy. A za predpokladu, že mimozemšťania nemajú lepšiu technológiu ako my, čo pravdepodobne robia.

V čase, keď nahrávam toto video, fyzici použili lasery na ochladenie plynu Rubidium-87 na iba 170 nanokelvinov, čo je nepatrná frakcia nad absolútnou nulovou hodnotou. V skutočnosti získali Nobelovu cenu za prácu pri objavovaní kondenzátov Bose-Einstein.

NASA v skutočnosti pracuje na novom experimente s názvom Cold Atom Lab, ktorý pošle verziu tejto technológie na Medzinárodnú vesmírnu stanicu, kde by mala byť schopná ochladiť materiál na 100 picokelvinov. To je zima.

Tu sú vaše jedlá. Absolute Zero je najchladnejšia možná teplota, ako sa kedy dá dosiahnuť, bod, v ktorom už nie je možné zo systému extrahovať ďalšiu tepelnú energiu. Nikdy nehovorte o stupňoch kelvin, spôsobíte toľko víťazstva. Vesmír si zatiaľ nezodpovedá našim schopnostiam generovať chlad ... zatiaľ. Vezmite si ten vesmír.

Rád by som počul najchladnejšiu teplotu, akú ste kedy zažili. Pre mňa to bolo v decembri v Buffale. To nie je správne.