Fomula ya sifuri kabisa. Sufuri kabisa - (sifuri kabisa)

Sufuri kabisa joto

Joto la sifuri kabisa(mara chache - joto la sifuri kabisa) - kikomo cha chini cha joto ambacho mwili wa kimwili katika Ulimwengu unaweza kuwa nao. Sufuri kabisa hutumika kama chimbuko la kipimo kamili cha halijoto, kama vile mizani ya Kelvin. Mnamo 1954, Mkutano Mkuu wa X juu ya Uzito na Vipimo ulianzisha kiwango cha joto cha thermodynamic na sehemu moja ya kumbukumbu - sehemu tatu ya maji, ambayo joto lake lilichukuliwa kuwa 273.16 K (halisi), ambayo inalingana na 0.01 ° C, ili kwenye mizani ya Selsiasi halijoto inalingana na sufuri kabisa -273.15 °C.

Matukio yaliyozingatiwa karibu na sifuri kabisa

Kwa joto karibu na sifuri kabisa, athari za quantum zinaweza kuzingatiwa katika kiwango cha macroscopic, kama vile:

Vidokezo

Fasihi

• G. Burmin. Shambulio dhidi ya sifuri kabisa. - M.: "Fasihi ya Watoto", 1983

Angalia pia

Wikimedia Foundation. 2010.

• Goering
• Kshapanaka

Tazama "joto la sifuri kabisa" ni nini katika kamusi zingine:

JOTO SIFURI KABISA- hatua ya kumbukumbu ya thermodynamic. temp; iliyoko 273.16 K chini ya viwango vya joto vya pointi tatu (0.01 ° C) ya maji (273.15 ° C chini ya joto la sifuri kwenye mizani ya Selsiasi, (tazama MIZANI YA JOTO). Kuwepo kwa mizani ya halijoto ya thermodynamic na A. n. T.… … Ensaiklopidia ya kimwili

joto la sifuri kabisa- mwanzo wa usomaji wa joto kabisa kwenye kiwango cha joto cha thermodynamic. Sufuri kabisa iko 273.16ºC chini ya kiwango cha joto cha pointi tatu cha maji, ambacho kinachukuliwa kuwa 0.01ºC. Halijoto ya sifuri kabisa haiwezi kupatikana ... ... Kamusi ya encyclopedic

joto la sifuri kabisa- absoliutosis nulis statusas T sritis Energetika apibrėžtis Termodinaminės temperatūros atskaitos pradžia, esanti 273.16 K žemiau trigubojo vandens taško. Pagal trečiąjį termodinamikos dėsnį, absoliutsis nulis nepasiekiamas. atitikmenys: engl.…… Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

Joto la sifuri kabisa- usomaji wa awali kwenye mizani ya Kelvin, iko kwenye mizani ya Celsius joto hasi kwa digrii 273.16 ... Mwanzo wa sayansi ya kisasa ya asili

SIFURI KABISA- joto, mwanzo wa usomaji wa joto kwenye kiwango cha joto cha thermodynamic. Sufuri kabisa iko 273.16 ° C chini ya kiwango cha joto cha maji mara tatu (0.01 ° C). Sufuri kabisa haipatikani kimsingi, halijoto imekaribia kufikiwa... ... Ensaiklopidia ya kisasa

SIFURI KABISA- joto ni mwanzo wa usomaji wa joto kwenye kiwango cha joto cha thermodynamic. Sufuri kabisa iko kwenye 273.16.C chini ya joto la hatua tatu ya maji, ambayo thamani yake ni 0.01.C. Sufuri kabisa haipatikani kimsingi (tazama... ... Kamusi kubwa ya Encyclopedic

SIFURI KABISA- joto, akielezea kutokuwepo kwa joto, ni sawa na 218 ° C. Kamusi ya maneno ya kigeni iliyojumuishwa katika lugha ya Kirusi. Pavlenkov F., 1907. joto la sifuri kabisa (kimwili) - joto la chini kabisa (273.15 ° C). Kamusi kubwa...... Kamusi ya maneno ya kigeni ya lugha ya Kirusi

SIFURI KABISA- joto, mwanzo wa joto kwenye kiwango cha joto la thermodynamic (tazama THERMODYNAMIC TEMPERATURE SCALE). Sufuri kabisa iko 273.16 °C chini ya halijoto ya sehemu tatu (angalia TRIPLE POINT) ya maji, ambayo inakubaliwa ... ... Kamusi ya encyclopedic

SIFURI KABISA- joto la chini sana ambalo harakati ya mafuta ya molekuli huacha. Shinikizo na ujazo wa gesi bora, kulingana na sheria ya Boyle-Mariotte, inakuwa sawa na sifuri, na mwanzo wa halijoto kamili kwenye mizani ya Kelvin inachukuliwa kuwa ... ... Kamusi ya kiikolojia

SIFURI KABISA- mwanzo wa hesabu ya joto kabisa. Inalingana na 273.16° C. Hivi sasa, katika maabara ya kimwili imewezekana kupata halijoto inayozidi sifuri kabisa kwa milioni chache tu za digrii, na kuifanikisha, kwa mujibu wa sheria... ... Encyclopedia ya Collier

Sufuri kabisa (kawaida sifuri) ni nini? Je, halijoto hii kweli ipo popote katika ulimwengu? Je, tunaweza kupoza chochote hadi sifuri kabisa maisha halisi? Ikiwa unajiuliza ikiwa inawezekana kushinda wimbi la baridi, hebu tuchunguze maeneo ya mbali zaidi ya halijoto ya baridi...

Sufuri kabisa (kawaida sifuri) ni nini? Je, halijoto hii kweli ipo popote katika ulimwengu? Tunaweza kutuliza chochote hadi sifuri kabisa katika maisha halisi? Ikiwa unajiuliza ikiwa inawezekana kushinda wimbi la baridi, hebu tuchunguze maeneo ya mbali zaidi ya halijoto ya baridi...

Hata kama wewe si mwanafizikia, pengine unafahamu dhana ya halijoto. Halijoto ni kipimo cha kiasi cha nishati nasibu ya ndani ya nyenzo. Neno "ndani" ni muhimu sana. Tupa mpira wa theluji, na ingawa harakati kuu itakuwa haraka sana, mpira wa theluji utabaki baridi kabisa. Kwa upande mwingine, ukiangalia molekuli za hewa zinazozunguka chumba, molekuli ya kawaida ya oksijeni inakaanga kwa maelfu ya kilomita kwa saa.

Kwa kawaida tunakaa kimya inapofikia maelezo ya kiufundi, hivyo hasa kwa wataalam, tunaona kuwa hali ya joto ni ngumu zaidi kuliko tulivyosema. Ufafanuzi wa kweli wa halijoto unahusisha kiasi gani cha nishati unahitaji kutumia kwa kila kitengo cha entropy (matatizo, ikiwa unataka neno wazi). Lakini hebu turuke hila na tuzingatie tu ukweli kwamba molekuli za hewa au maji bila mpangilio kwenye barafu zitasonga au kutetemeka polepole na polepole joto linaposhuka.

Sufuri kabisa- hii ni joto la -273.15 digrii Selsiasi, -459.67 Fahrenheit na 0 Kelvin tu. Hii ndio mahali ambapo harakati za joto huacha kabisa.

Je, kila kitu kinasimama?

Katika uzingatiaji wa kawaida wa suala hili, kila kitu kinasimama kwa sifuri kabisa, lakini ni wakati huu kwamba uso wa kutisha wa mechanics ya quantum hutazama kutoka kwenye kona. Moja ya utabiri wa mechanics ya quantum ambayo imeharibu damu ya zaidi ya wanafizikia wachache ni kwamba huwezi kamwe kupima nafasi halisi au kasi ya chembe kwa uhakika kamili. Hii inajulikana kama kanuni ya kutokuwa na uhakika ya Heisenberg.

Ikiwa ungeweza kupoza chumba kilichofungwa hadi sifuri kabisa, mambo ya ajabu yangetokea (zaidi juu ya hilo baadaye). Shinikizo la hewa lingeshuka hadi karibu sifuri, na kwa kuwa shinikizo la hewa kwa kawaida hupinga mvuto, hewa ingeanguka na kuwa safu nyembamba sana kwenye sakafu.

Lakini hata hivyo, ikiwa unaweza kupima molekuli za kibinafsi, utapata kitu cha kuvutia: hutetemeka na kuzunguka, kutokuwa na uhakika wa quantum kidogo tu kazini. Kuweka alama ya i's: ukipima mzunguko wa molekuli kaboni dioksidi Katika sifuri kabisa, utapata kwamba atomi za oksijeni zinaruka karibu na kaboni kwa kilomita kadhaa kwa saa - kwa kasi zaidi kuliko vile ulivyofikiri.

Mazungumzo yanafikia mwisho. Tunapozungumza juu ya ulimwengu wa quantum, harakati inapoteza maana yake. Katika mizani hii, kila kitu kinafafanuliwa na kutokuwa na uhakika, kwa hivyo sio kwamba chembe zimesimama, ni kwamba huwezi kamwe kuzipima kana kwamba zimesimama.

Async: kweli)); )); t = d.getElementsByTagName("script"); s = d.createElement("script"); s.type = "text/javascript"; s.src = "//an.yandex.ru/system/context.js"; s.async = kweli; t.parentNode.insertKabla(s, t); ))(hii, hati hii, "yandexContextAsyncCallbacks");

Je, unaweza kwenda chini kiasi gani?

Utafutaji wa sifuri kabisa kimsingi unakabiliwa na shida sawa na harakati za kasi ya mwanga. Ili kufikia kasi ya mwanga kunahitaji kiasi kikubwa cha nishati, na kufikia sifuri kabisa kunahitaji uchimbaji wa kiasi kikubwa cha joto. Taratibu hizi zote mbili haziwezekani, ikiwa kuna chochote.

Licha ya ukweli kwamba bado hatujafikia hali halisi ya sifuri kabisa, tuko karibu nayo (ingawa "sana" katika kesi hii ni dhana potofu sana; kama wimbo wa kitalu: mbili, tatu, nne, nne na a. nusu, nne kwa uzi, nne kwa upana wa unywele, tano). Joto la baridi zaidi kuwahi kurekodiwa Duniani lilirekodiwa huko Antaktika mnamo 1983, kwa -89.15 digrii Selsiasi (184K).

Bila shaka, ikiwa unataka kupoa kwa njia ya kitoto, unahitaji kupiga mbizi kwenye kina cha nafasi. Ulimwengu mzima umejaa mabaki ya mionzi kutoka kwa Big Bang, katika maeneo tupu ya nafasi - digrii 2.73 za Kelvin, ambayo ni baridi kidogo kuliko joto la heliamu ya kioevu tuliyoweza kupata Duniani karne iliyopita.

Lakini wanafizikia wa halijoto ya chini wanatumia miale ya kuganda ili kupeleka teknolojia kwenye ngazi nyingine. ngazi mpya. Inaweza kukushangaza kujua kwamba mionzi ya kufungia huchukua fomu ya lasers. Lakini jinsi gani? Lasers zinatakiwa kuwaka.

Kila kitu ni kweli, lakini lasers zina kipengele kimoja - mtu anaweza hata kusema, mwisho: mwanga wote hutolewa kwa mzunguko mmoja. Atomu za kawaida za upande wowote haziingiliani na mwanga hata kidogo isipokuwa masafa yamepangwa kwa usahihi. Ikiwa atomi inaruka kuelekea chanzo cha mwanga, mwanga hupokea mabadiliko ya Doppler na kufikia mzunguko wa juu zaidi. Atomu inachukua nishati kidogo ya fotoni kuliko inavyoweza. Kwa hivyo ukipunguza leza, atomi zinazosonga haraka zitachukua mwanga, na kwa kutoa fotoni katika mwelekeo fulani, zitapoteza nishati kidogo kwa wastani. Ukirudia mchakato huo, unaweza kupoza gesi kwa joto la chini ya nanoKelvin moja, bilioni ya digrii.

Kila kitu kinachukua sauti kali zaidi. Rekodi ya dunia ya halijoto ya chini kabisa ni chini ya moja ya kumi ya digrii bilioni juu ya sifuri kabisa. Vifaa vinavyofanikisha mtego huu wa atomi ndani mashamba ya sumaku. "Joto" inategemea sio sana juu ya atomi zenyewe, lakini kwa spin ya nuclei ya atomiki.

Sasa, ili kurejesha haki, tunahitaji kupata ubunifu kidogo. Kwa kawaida tunapowazia kitu kilichogandishwa hadi thuluthi moja ya digrii, labda unapata picha ya hata molekuli za hewa zikiganda mahali pake. Mtu anaweza hata kufikiria kifaa cha uharibifu cha apocalyptic ambacho kinagandisha migongo ya atomi.

Hatimaye, ikiwa unataka kupata halijoto ya chini, unachotakiwa kufanya ni kusubiri. Baada ya takriban miaka bilioni 17, miale ya nyuma katika Ulimwengu itapungua hadi 1K. Katika miaka bilioni 95 halijoto itakuwa takriban 0.01K. Katika miaka bilioni 400, nafasi ya kina itakuwa baridi kama jaribio la baridi zaidi duniani, na hata baridi zaidi baada ya hapo.

Ikiwa unashangaa kwa nini ulimwengu unapoa haraka sana, washukuru marafiki zetu wa zamani: entropy na giza nishati. Ulimwengu uko katika hali ya kuongeza kasi, na kuingia katika kipindi cha ukuaji wa kielelezo ambacho kitaendelea milele. Mambo yataganda haraka sana.

Tunajali nini?

Yote hii, bila shaka, ni ya ajabu, na kuvunja rekodi pia ni nzuri. Lakini kuna maana gani? Kweli, kuna sababu nyingi nzuri za kuelewa halijoto ya chini, na sio tu kama mshindi.

Watu wazuri katika NIST, kwa mfano, wangependa tu kufanya saa nzuri. Viwango vya muda hutegemea vitu kama vile marudio ya atomi ya cesium. Ikiwa atomi ya cesium inasonga sana, husababisha kutokuwa na uhakika katika vipimo, ambayo hatimaye itasababisha saa kufanya kazi vibaya.

Lakini muhimu zaidi, haswa kutoka kwa mtazamo wa kisayansi, nyenzo zinafanya kazi kwa hali ya joto ya chini sana. Kwa mfano, kama vile leza inavyotengenezwa na fotoni ambazo zimesawazishwa - kwa mzunguko na awamu sawa - vivyo hivyo nyenzo inayojulikana kama Bose-Einstein condensate inaweza kuundwa. Ndani yake, atomi zote ziko katika hali sawa. Au fikiria muunganisho ambao kila chembe hupoteza ubinafsi wake na misa nzima hutenda kama atomi moja batili.

Katika halijoto ya chini sana, vifaa vingi huwa vimiminika vya ziada, kumaanisha kwamba haviwezi kuwa na mnato hata kidogo, kukusanyika katika tabaka nyembamba sana, na hata kukiuka mvuto ili kufikia kiwango cha chini cha nishati. Pia, kwa joto la chini, vifaa vingi vinakuwa superconducting, maana yake hakuna upinzani wa umeme.

Superconductors wana uwezo wa kukabiliana na mashamba ya nje ya magnetic kwa njia ya kufuta kabisa ndani ya chuma. Kama matokeo, unaweza kuchanganya joto baridi na sumaku na kupata kitu kama levitation.

Kwa nini kuna sifuri kabisa, lakini hakuna kiwango cha juu kabisa?

Wacha tuangalie uliokithiri mwingine. Ikiwa halijoto ni kipimo tu cha nishati, basi tunaweza kufikiria kwa urahisi atomi zikikaribia na kukaribia kasi ya mwanga. Hii haiwezi kuendelea milele, sivyo?

Jibu fupi ni: hatujui. Inawezekana kwamba kuna kitu kama halijoto isiyo na kipimo, lakini ikiwa kuna kikomo kabisa, ulimwengu mchanga hutoa vidokezo vya kupendeza kuhusu ni nini. wengi zaidi joto iliwahi kuwepo (angalau katika ulimwengu wetu), pengine ilitokea katika kile kinachoitwa "Wakati wa Planck".

Ilikuwa dakika 10^-43 sekunde baada ya Big Bang wakati mvuto ulitenganishwa na mechanics ya quantum na fizikia ikawa kama ilivyo sasa. Halijoto wakati huo ilikuwa takriban 10^32 K. Hiki ni joto mara septilioni kuliko ndani ya Jua letu.

Tena, hatuna uhakika kabisa kama hii ndiyo halijoto ya joto zaidi inayoweza kuwa. Kwa kuwa hatuna hata kielelezo kikubwa cha ulimwengu wakati wa Planck, hata hatuna uhakika kwamba ulimwengu ulichemka kwa hali kama hiyo. Kwa hali yoyote, sisi ni mara nyingi karibu na sifuri kabisa kuliko joto kabisa.

Sufuri kabisa (sifuri kabisa) - mwanzo wa joto kabisa, kuanzia 273.16 K chini ya hatua tatu za maji (hatua ya usawa ya awamu tatu - barafu, maji na mvuke wa maji); Kwa sifuri kabisa, harakati za molekuli huacha, na ziko katika hali ya mwendo wa "sifuri". Au: halijoto ya chini kabisa ambayo dutu haina nishati ya joto.

Sufuri kabisa Anza usomaji wa joto kabisa. Inalingana na -273.16 ° C. Kwa sasa, katika maabara ya kimwili imewezekana kupata joto linalozidi sifuri kabisa kwa milioni chache tu ya shahada, lakini kwa mujibu wa sheria za thermodynamics, haiwezekani kuifanikisha. Katika sifuri kabisa, mfumo ungekuwa katika hali yenye nishati ya chini kabisa (katika hali hii, atomi na molekuli zingefanya mitetemo ya "sifuri") na ingekuwa na sifuri entropy (sifuri). machafuko) Kiasi cha gesi bora katika hatua ya sifuri kabisa lazima iwe sawa na sifuri, na ili kuamua hatua hii, kiasi cha gesi halisi ya heliamu hupimwa. mfululizo kupunguza halijoto hadi iwe kimiminika kwa shinikizo la chini (-268.9 ° C) na kuzidisha halijoto ambayo kiasi cha gesi kwa kukosekana kwa kimiminika kinaweza kuwa sifuri. Hali ya joto kabisa thermodynamic kipimo hupimwa kwa kelvins, inayoonyeshwa na ishara K. Kabisa thermodynamic kipimo na kipimo cha Selsiasi hulingana kwa urahisi kutoka kwa kila kimoja na vinahusiana na uwiano K = °C + 273.16 °.

Hadithi

Neno "joto" liliibuka siku hizo wakati watu waliamini kuwa kuna miili ya moto zaidi kiasi kikubwa dutu maalum - caloric, kuliko katika wale chini ya moto. Kwa hivyo, halijoto ilionekana kama nguvu ya mchanganyiko wa vitu vya mwili na kalori. Kwa sababu hii, vitengo vya kipimo kwa nguvu ya vinywaji vya pombe na joto huitwa sawa - digrii.

Kwa kuwa halijoto ni nishati ya kinetic ya molekuli, ni wazi kuwa ni kawaida zaidi kuipima katika vitengo vya nishati (yaani katika mfumo wa SI katika joules). Hata hivyo, kipimo cha joto kilianza muda mrefu kabla ya kuundwa kwa nadharia ya kinetic ya molekuli, hivyo mizani ya vitendo hupima joto katika vitengo vya kawaida - digrii.

Kelvin wadogo

Thermodynamics hutumia mizani ya Kelvin, ambayo halijoto hupimwa kutoka sifuri kabisa (hali inayolingana na kiwango cha chini kinachowezekana kinadharia. nishati ya ndani mwili), na kelvin moja ni sawa na 1/273.16 ya umbali kutoka sifuri kabisa hadi hatua tatu ya maji (hali ambayo barafu, maji na mvuke wa maji ziko katika usawa). Mara kwa mara ya Boltzmann hutumiwa kubadilisha kelvins kuwa vitengo vya nishati. Vitengo vinavyotokana vinatumiwa pia: kilokelvin, megakelvin, millikelvin, nk.

Celsius

Katika maisha ya kila siku, kiwango cha Celsius hutumiwa, ambapo kiwango cha kufungia cha maji kinachukuliwa kama 0, na kiwango cha kuchemsha cha maji kinachukuliwa 100 °. shinikizo la anga. Kwa kuwa sehemu za kuganda na kuchemsha za maji hazijafafanuliwa vizuri, kiwango cha Selsiasi kwa sasa kinafafanuliwa kwa kutumia kipimo cha Kelvin: digrii Selsiasi ni sawa na kelvin, sufuri kabisa inachukuliwa kuwa -273.15 °C. Mizani ya Celsius ni rahisi sana kwa sababu maji ni ya kawaida sana kwenye sayari yetu na maisha yetu yanategemea. Zero Celsius ni hatua maalum ya hali ya hewa, kwani kufungia kwa maji ya anga hubadilisha kila kitu kwa kiasi kikubwa.

Fahrenheit

Huko Uingereza na haswa USA, kiwango cha Fahrenheit hutumiwa. Kiwango hiki hugawanya muda kutoka kwa halijoto ya baridi kali zaidi katika jiji ambalo Fahrenheit iliishi hadi joto la mwili wa binadamu hadi digrii 100. Digrii sifuri ni nyuzi Selsiasi 32, na digrii Selsiasi ni sawa na nyuzi joto 5/9.

Ufafanuzi wa sasa wa kiwango cha Fahrenheit ni kama ifuatavyo: ni kipimo cha joto ambapo digrii 1 (1 ° F) ni sawa na 1/180 tofauti kati ya kiwango cha kuchemsha cha maji na joto la kuyeyuka kwa barafu kwenye shinikizo la anga, na kiwango cha kuyeyuka kwa barafu ni +32 °F. Halijoto kwenye mizani ya Fahrenheit inahusiana na halijoto kwenye kipimo cha Selsiasi (t °C) kwa uwiano t °C = 5/9 (t °F - 32), 1 °F = 5/9 °C. Ilipendekezwa na G. Fahrenheit mnamo 1724.

Kiwango cha Reaumur

Ilipendekezwa mnamo 1730 na R. A. Reaumur, ambaye alielezea kipimajoto cha pombe alichovumbua.

Kitengo ni shahada ya Reaumur (°R), 1 °R ni sawa na 1/80 ya muda wa joto kati ya pointi za kumbukumbu - joto la kuyeyuka la barafu (0 °R) na kiwango cha kuchemsha cha maji (80 °R)

1 °R = 1.25 °C.

Hivi sasa, kiwango hicho kimepungua kwa matumizi; kilinusurika kwa muda mrefu zaidi nchini Ufaransa, nchi ya mwandishi.

Ulinganisho wa mizani ya joto

Joto la kawaida la mwili wa binadamu ni 36.6 °C ±0.7 °C, au 98.2 °F ±1.3 °F. Thamani inayonukuliwa kwa kawaida ya 98.6 °F ni ubadilishaji halisi hadi Fahrenheit wa thamani ya Kijerumani ya karne ya 19 ya 37 °C. Kwa kuwa thamani hii haiko ndani ya kiwango cha joto cha kawaida kulingana na mawazo ya kisasa, tunaweza kusema kuwa ina usahihi wa kupita kiasi (usio sahihi). Baadhi ya maadili katika jedwali hili yamezungushwa.

Ulinganisho wa mizani ya Fahrenheit na Celsius

(o F- Kiwango cha Fahrenheit, oC- Kiwango cha Celsius)

Ili kubadilisha digrii Selsiasi hadi Kelvin, lazima utumie fomula T=t+T 0 ambapo T ni halijoto katika kelvin, t ni halijoto katika nyuzi joto Selsiasi, T 0 =273.15 kelvins. Saizi ya digrii Selsiasi ni sawa na kelvin.

Halijoto kamili ya sufuri inalingana na nyuzi joto 273.15 chini ya sifuri, 459.67 chini ya sifuri Fahrenheit. Kwa kiwango cha joto cha Kelvin, halijoto hii yenyewe ni alama ya sifuri.

Kiini cha joto la sifuri kabisa

Wazo la sifuri kabisa linatokana na asili ya joto. Mwili wowote unaoachilia katika mazingira ya nje wakati. Wakati huo huo, joto la mwili hupungua, i.e. nishati kidogo inabaki. Kinadharia, mchakato huu unaweza kuendelea hadi kiasi cha nishati kufikia kiwango cha chini ambacho mwili hauwezi tena kutoa.
Mtangazaji wa mbali wa wazo kama hilo tayari anaweza kupatikana katika M.V. Mwanasayansi mkuu wa Kirusi alielezea joto kwa harakati ya "rotary". Kwa hivyo, kiwango cha juu cha baridi ni kusimamishwa kabisa kwa harakati kama hizo.

Kwa mujibu wa dhana za kisasa, joto la sifuri kabisa ni ambapo molekuli zina kiwango cha chini cha nishati. Kwa nishati kidogo, i.e. kwa joto la chini, hakuna mwili wa kimwili unaweza kuwepo.

Nadharia na mazoezi

Joto la sifuri kabisa ni dhana ya kinadharia haiwezekani kuifanikisha kwa vitendo, hata katika maabara ya kisayansi yenye vifaa vya kisasa zaidi. Lakini wanasayansi wanaweza kupoza dutu hii kwa joto la chini sana, ambalo ni karibu na sifuri kabisa.

Kwa joto kama hilo vitu hupata mali ya kushangaza, ambayo hawawezi kuwa nayo katika hali ya kawaida. Mercury, ambayo inaitwa "fedha hai" kwa sababu iko katika hali karibu na kioevu, inakuwa imara kwa joto hili - hadi inaweza kutumika kupigia misumari. Baadhi ya metali huwa brittle, kama kioo. Mpira unakuwa mgumu vile vile. Ikiwa utapiga kitu cha mpira na nyundo kwenye joto karibu na sifuri kabisa, kitavunjika kama glasi.

Mabadiliko haya katika mali pia yanahusishwa na asili ya joto. Kadiri halijoto ya mwili inavyoongezeka, ndivyo molekuli zinavyosonga zaidi na zenye machafuko. Wakati joto linapungua, harakati inakuwa chini ya makali na muundo unakuwa wa utaratibu zaidi. Kwa hiyo gesi inakuwa kioevu, na kioevu inakuwa imara. Kiwango cha mwisho cha utaratibu ni muundo wa kioo. Katika halijoto ya chini sana, hata vitu ambavyo kwa kawaida hubakia kuwa amofasi, kama vile mpira, huipata.

Matukio ya kuvutia pia hutokea kwa metali. Atomi kimiani kioo oscillate na amplitude kidogo, kutawanyika kwa elektroni hupungua, kwa hiyo huanguka upinzani wa umeme. Metali hupata superconductivity, matumizi ya vitendo ambayo inaonekana kuwa ya kuvutia sana, ingawa ni ngumu kufikia.

Vyanzo:

• Livanova A. Joto la chini, mechanics ya sifuri kabisa na quantum

Mwili- hii ni mojawapo ya dhana za msingi katika fizikia, ambayo ina maana ya aina ya kuwepo kwa jambo au dutu. Hii ni kitu cha nyenzo ambacho kina sifa ya kiasi na wingi, wakati mwingine pia na vigezo vingine. Mwili wa kimwili umetenganishwa wazi na miili mingine kwa mpaka. Kuna aina kadhaa maalum miili ya kimwili, uorodheshaji wao haupaswi kueleweka kama uainishaji.

Katika mechanics, mwili wa mwili mara nyingi hueleweka kama sehemu ya nyenzo. Hii ni aina ya kujiondoa, mali kuu ambayo ni ukweli kwamba vipimo halisi vya mwili kwa ajili ya kutatua. kazi maalum inaweza kupuuzwa. Kwa maneno mengine, hatua ya nyenzo ni mwili maalum sana ambao una vipimo, sura na sifa nyingine zinazofanana, lakini sio muhimu ili kutatua tatizo lililopo. Kwa mfano, ikiwa unahitaji kuhesabu kitu kwenye sehemu fulani ya njia, unaweza kupuuza kabisa urefu wake wakati wa kutatua tatizo. Aina nyingine ya mwili wa kimwili inayozingatiwa na mechanics ni mwili mgumu kabisa. Mitambo ya mwili kama huo ni sawa na mitambo ya sehemu ya nyenzo, lakini kwa kuongeza ina mali zingine. Mwili mgumu kabisa una alama, lakini hakuna umbali kati yao au usambazaji wa mabadiliko ya wingi chini ya mizigo ambayo mwili unakabiliwa. Hii ina maana kwamba haiwezi kuharibika. Kuamua nafasi ya mwili mgumu kabisa, inatosha kutaja mfumo wa kuratibu uliounganishwa nayo, kawaida Cartesian. Katika hali nyingi, katikati ya misa pia ni katikati ya mfumo wa kuratibu. Hakuna mwili mgumu kabisa, lakini kwa kutatua shida nyingi uondoaji kama huo ni rahisi sana, ingawa katika mechanics ya uhusiano hauzingatiwi, kwani kwa harakati ambazo kasi yake inalinganishwa na kasi ya mwanga, mfano huu unaonyesha. migongano ya ndani. Kinyume kabisa mwili imara ni mwili dhaifu,

Dhana ya kimwili ya "joto la sifuri kabisa" ina sayansi ya kisasa muhimu sana: karibu kuhusiana nayo ni dhana ya superconductivity, ugunduzi ambao uliunda hisia halisi katika nusu ya pili ya karne ya ishirini.

Ili kuelewa sifuri kabisa ni nini, unapaswa kurejea kazi za wanafizikia maarufu kama G. Fahrenheit, A. Celsius, J. Gay-Lussac na W. Thomson. Walichukua jukumu muhimu katika kuunda mizani kuu ya joto ambayo bado inatumika leo.

Wa kwanza kupendekeza kiwango chake cha joto alikuwa mwanafizikia wa Ujerumani G. Fahrenheit mnamo 1714. Wakati huo huo, hali ya joto ya mchanganyiko, ambayo ni pamoja na theluji na amonia, ilichukuliwa kama sifuri kabisa, ambayo ni, kama kiwango cha chini kabisa cha kiwango hiki. Kiashiria muhimu kilichofuata kilikuwa sawa na 1000. Kwa hiyo, kila mgawanyiko wa kiwango hiki uliitwa "shahada ya Fahrenheit", na kiwango yenyewe kiliitwa "Fahrenheit wadogo".

Miaka 30 baadaye, mwanaastronomia wa Uswidi A. Celsius alipendekeza kipimo chake cha halijoto, ambapo mambo makuu yalikuwa kiwango cha kuyeyuka kwa barafu na maji. Kiwango hiki kiliitwa "kiwango cha Celsius"; bado ni maarufu katika nchi nyingi za dunia, ikiwa ni pamoja na Urusi.

Mnamo 1802, wakati wa kufanya majaribio yake maarufu, mwanasayansi wa Ufaransa J. Gay-Lussac aligundua kuwa kiasi cha gesi shinikizo la mara kwa mara moja kwa moja inategemea joto. Lakini jambo la kushangaza zaidi ni kwamba wakati hali ya joto ilibadilika na 10 Celsius, kiasi cha gesi kiliongezeka au kilipungua kwa kiasi sawa. Baada ya kufanya mahesabu muhimu, Gay-Lussac aligundua kuwa thamani hii ilikuwa sawa na 1/273 ya kiasi cha gesi kwa joto la 0C.

Sheria hii imesababisha hitimisho dhahiri: joto sawa na -2730C ni joto la chini kabisa, hata ikiwa unakaribia karibu, haiwezekani kuifanikisha. Ni halijoto hii inayoitwa "joto sifuri kabisa."

Zaidi ya hayo, sifuri kabisa ikawa mahali pa kuanzia kwa uundaji wa kiwango kamili cha joto, ambapo mwanafizikia wa Kiingereza W. Thomson, anayejulikana pia kama Lord Kelvin, alishiriki kikamilifu.

Utafiti wake mkuu ulihusu kuthibitisha kwamba hakuna mwili katika asili unaoweza kupozwa chini ya sifuri kabisa. Wakati huo huo, alitumia kwa bidii ya pili; kwa hivyo, kiwango kamili cha joto alichoanzisha mnamo 1848 kilianza kuitwa thermodynamic au "mizani ya Kelvin."

Katika miaka iliyofuata na miongo kadhaa, ufafanuzi wa nambari tu wa dhana ya "sifuri kabisa" ilitokea, ambayo, baada ya makubaliano mengi, ilianza kuzingatiwa sawa na -273.150C.

Inafaa pia kuzingatia kwamba sifuri kabisa ina jukumu muhimu sana katika Jambo zima ni kwamba mnamo 1960, katika Mkutano Mkuu uliofuata wa Uzito na Vipimo, kitengo cha joto la thermodynamic - kelvin - ikawa moja ya vitengo sita vya msingi vya kipimo. . Wakati huo huo, iliainishwa haswa kwamba digrii moja Kelvin ni sawa na nambari moja, lakini sehemu ya kumbukumbu "kulingana na Kelvin" kawaida huchukuliwa kuwa sifuri kabisa, ambayo ni -273.150C.

Maana kuu ya kimwili ya sifuri kabisa ni kwamba, kwa mujibu wa sheria za kimsingi za kimwili, kwa joto kama hilo nishati ya mwendo. chembe za msingi, kama vile atomi na molekuli, ni sawa na sifuri, na katika kesi hii harakati yoyote ya machafuko ya chembe hizi hizi inapaswa kuacha. Kwa joto sawa na sifuri kabisa, atomi na molekuli lazima zichukue nafasi wazi katika pointi kuu za kimiani ya kioo, na kutengeneza mfumo ulioagizwa.

Siku hizi, kwa kutumia vifaa maalum, wanasayansi wameweza kupata halijoto ambayo ni sehemu chache tu kwa milioni moja juu ya sufuri kabisa. Haiwezekani kimwili kufikia thamani hii yenyewe kutokana na sheria ya pili ya thermodynamics iliyoelezwa hapo juu.