Чому не можна досягти абсолютного нуля температур?

Будь-яке фізичне тіло, включаючи всі об’єкти у Всесвіті, має мінімальний показник температури або її межа. За точку відліку будь-температурної шкали і прийнято вважати значення абсолютного нуля температур. Але це тільки в теорії. Хаотичний рух атомів і молекул, які віддають в цей час свою енергію, зупинити поки на практиці не вдалося.

Це і є основна причина, чому не можна досягти абсолютного нуля температур. До сих пір ведуться суперечки і про наслідки цього процесу. З точки зору термодинаміки цю межу недосяжний, тому що тепловий рух атомів і молекул припиняється повністю, утворюється кристалічна решітка.

Представники квантової фізики передбачають наявність при абсолютному нулі температур мінімальних нульових коливань.

Яке значення абсолютного нуля температур і чому його не можна досягти

На генеральній конференції з мір та ваг була встановлена вперше реперна або точка відліку для вимірювальних приладів, що визначають показники температури.

В даний час в Міжнародній системі одиниць реперна точка для шкали Цельсія становить 0 ° C при замерзанні і 100 ° C в процесі кипіння, значення абсолютного нуля температур прирівнюється до -273,15 ° C.

Використовуючи температурні значення за шкалою Кельвіна по тій же Міжнародний системі вимірювання одиниць, кипіння води буде відбуватися при реперному значенні 99,975 ° C, абсолютний нуль прирівнюється до 0. По Фаренгейтом на шкалі відповідає показнику -459,67 градусів.

Але, якщо ці дані отримані, чому тоді не можна на практиці досягти абсолютного нуля температур. Для порівняння можна взяти відому всім швидкість світла, яка дорівнює постійному фізичному значенням 1 079 252 848,8 км / ч.

Однак цю величину досягти не вдається на практиці. Вона залежить і від довжини хвилі передачі, і від умов, і від необхідного поглинання великої кількості енергії частинками. Щоб отримати значення абсолютного нуля температур, необхідна велика віддача енергії і відсутність її джерел для запобігання попадання її в атоми і молекули.

Але навіть в умовах повного вакууму ні швидкості світла, ні абсолютного нуля температур вченим отримати так і не вдалося.

Чому можна досягти приблизного нуля температур, але не можна абсолютного

Що ж буде відбуватися, коли наука зможе впритул наблизитися до досягнення гранично низького показника температури абсолютного нуля, поки залишається тільки в теорії термодинаміки і квантової фізики. У чому причина, чому не можна досягти абсолютного нуля температур на практиці.

Всі відомі спроби охолодити речовину до найнижчої граничної межі за рахунок максимальної втрати енергії приводили до того, що значення теплоємності речовини так само досягало мінімального значення. Віддавати решту енергії молекули вже були просто не в змозі. В результаті процес охолодження припинявся, так і не досягнувши абсолютного нуля.

При вивченні поведінки металів в умовах, наближених до значення абсолютного нуля температур, вчені встановили, що максимальне зниження температури повинне спровокувати втрату опору.

Але припинення руху атомів і молекул призвело тільки до утворення кристалічної решітки, через яку проходять електрони передавали частину своєї енергії нерухомим атомам. Досягти абсолютного нуля знову не вдалося.

У 2003 році до температури абсолютного нуля не вистачило всього лише половини мільярдної частки 1 ° C. Дослідники «NASA» використовували для проведення дослідів молекулу Na, яка весь час перебувала в магнітному полі і віддавала свою енергію.

Ближче всіх стало досягнення вчених Єльського університету, яке в 2014 році добилася показника в 0,0025 кельвінів. Отримане з’єднання Монофторид стронцію (SrF) існувало всього лише 2,5 секунди. І в підсумку все одно розпалася на атоми.

Ссылка на основную публикацию