ศูนย์สัมบูรณ์คืออะไร? »นิยามและความหมาย

Anonim

อุณหภูมิต่ำสุดที่เป็นไปได้เรียกว่าศูนย์สัมบูรณ์ ในทางทฤษฎีอนุภาคย่อยของอะตอมจะสูญเสียพลังงานทั้งหมดซึ่งเป็นสาเหตุที่อิเล็กตรอนและโปรตอนรวมตัวกันในสิ่งที่เรียกว่า "ซุปควอนตัม" อุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์คือ -273.15 ° C หรือ 0 °เคลวิน ที่อุณหภูมินี้ระดับพลังงานภายในของระบบจะต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ซึ่งเป็นสาเหตุที่อนุภาคตามกลศาสตร์คลาสสิกไม่แสดงการเคลื่อนไหวใด ๆ อย่างไรก็ตามตามกลศาสตร์ควอนตัมศูนย์สัมบูรณ์ต้องมีพลังงานตกค้างซึ่งเรียกว่าพลังงานจุดศูนย์ อุณหภูมินี้ทำหน้าที่เป็นจุดเริ่มต้นสำหรับทั้งระดับเคลวินและแรงคิน

ลอร์ดเคลวินได้ค้นพบศูนย์สัมบูรณ์และเพื่อที่จะบรรลุมันนั้นขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อก๊าซถูกทำให้เย็นลงปริมาตรของมันจะลดลงตามสัดส่วนของอุณหภูมิ กล่าวอีกนัยหนึ่งอุณหภูมิแต่ละระดับที่ก๊าซลดลงก็ลดปริมาตรลงตามเปอร์เซ็นต์ที่แน่นอนด้วยวิธีนี้เขาสามารถสรุปได้ว่าที่อุณหภูมิ -273.15 ° C ปริมาตรจะกลายเป็นศูนย์สิ่งที่น่าจะไปไม่ถึง เกิดขึ้นในทางปฏิบัติแม้จะมีคำสั่งดังกล่าวสิ่งที่น่าสนใจหลายอย่างเกิดขึ้นเมื่ออุณหภูมิใกล้เคียงกับศูนย์สัมบูรณ์

ควรสังเกตว่าไม่สามารถถึงอุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์ได้ นี่เป็นเพราะกฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์กำหนดข้อ จำกัด ไว้ อย่างไรก็ตามในทางปฏิบัติมันเป็นความร้อนที่เข้ามาจาก "โลกภายนอก" ที่ป้องกันไม่ให้อุณหภูมิต่ำกว่าถึงในการทดลอง ในปัจจุบันเทคนิคและการทดลองใหม่ ๆ ได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องเพื่อให้ได้ศูนย์สัมบูรณ์อย่างไรก็ตามสิ่งที่น่าสนใจจริงๆในแนวทางประเภทนี้ก็คือความพยายามแต่ละครั้งนำไปสู่การพัฒนาวิทยาศาสตร์

ในระบบสุริยะนักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจจับอุณหภูมิที่ต่ำถึง -240 ° C ในบริเวณที่อยู่ในเงาถาวรเช่นหลุมอุกกาบาตที่พบที่ขั้วใต้ของดวงจันทร์ สำหรับส่วนของมันในจักรวาลทั้งหมดอุณหภูมิต่ำสุดที่บันทึกไว้จนถึงตอนนี้อาจอยู่ในเนบิวลาบูมเมอแรงซึ่งอยู่ห่างจากพืชโลกเกือบ 5,000 ปีแสงโดยเฉพาะในกลุ่มดาวเซนทอรัสซึ่งเป็นก๊าซที่ดาวฤกษ์ที่กำลังจะตาย พวกเขาได้รับการรดน้ำอย่างรวดเร็วและเย็นลงถึง 1 °เคลวิน