Zero absolut
Zero absolut este temperatura la care particulele materiei (moleculele și atomii) se află la cel mai scăzut nivel de energie. Unii oameni cred că la zero absolut particulele își pierd toată energia și nu se mai mișcă. Acest lucru nu este corect. În fizica cuantică există ceva numit energia punctului zero, ceea ce înseamnă că, chiar și după ce toată energia din particule a fost eliminată, particulele încă mai au o anumită energie. Acest lucru se datorează principiului de incertitudine al lui Heisenberg, care afirmă că, cu cât se cunosc mai multe despre poziția unei particule, cu atât mai puțin se poate ști despre impulsul acesteia și viceversa. Prin urmare, o particulă nu poate fi oprită complet, deoarece atunci s-ar cunoaște exact poziția și impulsul său.
Unii oameni au creat temperaturi foarte apropiate de zero absolut: temperatura record a fost de 100 pK (o sută de picokelvin, egală cu 10-10 kelvin) peste zero absolut. Chiar și apropierea de zero absolut este dificilă, deoarece orice lucru care atinge un obiect care se răcește aproape de zero absolut ar da căldură obiectelor. Oamenii de știință folosesc lasere pentru a încetini atomii atunci când răcesc obiecte la temperaturi foarte scăzute.
Scalele de temperatură kelvin și Rankine sunt definite astfel încât zero absolut este 0 kelvin (K) sau 0 grade Rankine (°R). Scalele Celsius și Fahrenheit sunt definite astfel încât zero absolut să fie -273,15 °C sau -459,67 °F.
În acest stadiu, presiunea particulelor este zero. Dacă se trasează un grafic, se poate observa că temperatura particulelor este zero. Temperatura nu mai poate scădea. De asemenea, particulele nu se pot mișca nici în "sens invers", deoarece, întrucât mișcarea particulelor este o vibrație, vibrația în sens invers nu ar fi altceva decât o simplă vibrație din nou. Cu cât temperatura unui obiect se apropie mai mult de zero absolut, cu atât materialul este mai puțin rezistent la electricitate, prin urmare va conduce electricitatea aproape perfect, fără rezistență măsurabilă.
A treialege a termodinamicii spune că nimic nu poate avea vreodată o temperatură de zero absolut.
A doua lege a termodinamicii spune că toate motoarele care sunt alimentate cu căldură (cum ar fi motoarele de automobile și motoarele de trenuri cu aburi) trebuie să elibereze căldură reziduală și nu pot fi 100% eficiente. Acest lucru se datorează faptului că eficiența (procentul de energie pe care motorul îl consumă și care este utilizat efectiv pentru a face treaba motorului) este de 100%×(1-Toutside/Tinside), care este de 100% numai dacă temperatura exterioară este zero absolut, ceea ce nu poate fi cazul. Așadar, un motor nu poate fi 100% eficient, dar eficiența sa se poate apropia de 100% dacă temperatura interioară este mai ridicată și/sau temperatura exterioară mai scăzută.
Zero kelvin (-273,15 °C) este definit ca zero absolut.
Pagini conexe
- Temperatura absolută
- Absolut fierbinte
Întrebări și răspunsuri
Î: Ce este zero absolut?
R: Zero absolut este temperatura la care particulele materiei (moleculele și atomii) se află la cel mai scăzut punct energetic.
Î: Zero absolut înseamnă că particulele își pierd toată energia și nu se mai mișcă?
R: Nu, în fizica cuantică există ceva numit energia punctului zero, ceea ce înseamnă că, chiar și după ce toată energia din particule a fost eliminată, particulele încă mai au ceva energie datorită principiului de incertitudine al lui Heisenberg.
Î: Care este temperatura record atinsă în apropierea zero absolut?
R: Temperatura record a fost de 100 pK (o sută de picokelvin, egală cu 10-10 kelvin) peste zero absolut.
Î: Cum răcesc oamenii de știință obiectele la temperaturi foarte scăzute?
R: Oamenii de știință folosesc lasere pentru a încetini atomii atunci când răcesc obiecte la temperaturi foarte scăzute.
Î: Cum sunt definite scările Celsius și Fahrenheit în raport cu zero absolut?
R: Scalele Celsius și Fahrenheit sunt definite astfel încât zero absolut să fie -273,15°C sau -459,67°F.
Î: Ce spune cea de-a treia lege a termodinamicii despre zero absolut?
R: A treia lege a termodinamicii spune că nimic nu poate avea vreodată o temperatură de zero absolut.
Î: Cum poate fi crescut randamentul unui motor mai aproape de 100%?
R: Conform celei de-a doua legi a termodinamicii, randamentul unui motor poate fi apropiat de 100% prin creșterea temperaturii interioare și/sau a temperaturii exterioare, conform celei de-a doua legi a termodinamicii.
