Kelvin cinsinden mutlak sıfır sıcaklık. Mutlak sıfır nedir ve başarılabilir mi?

Ne oldu tamamen sıfır(genellikle sıfır)? Bu sıcaklık gerçekten evrenin herhangi bir yerinde var mı? Herhangi bir şeyi soğutabilir miyiz? tamamen sıfır V gerçek hayat? Soğuk hava dalgasını yenmenin mümkün olup olmadığını merak ediyorsanız hadi soğuk havanın en uzak noktalarını keşfedelim...

Mutlak sıfır nedir (genellikle sıfır)? Bu sıcaklık gerçekten evrenin herhangi bir yerinde var mı? Gerçek hayatta her şeyi mutlak sıfıra kadar soğutabilir miyiz? Soğuk hava dalgasını yenmenin mümkün olup olmadığını merak ediyorsanız hadi soğuk havanın en uzak noktalarını keşfedelim...

Fizikçi olmasanız bile muhtemelen sıcaklık kavramına aşinasınızdır. Sıcaklık, bir malzemenin iç rastgele enerjisinin miktarının bir ölçüsüdür. "İç" kelimesi çok önemlidir. Bir kartopu atın ve ana hareket oldukça hızlı olmasına rağmen kartopu oldukça soğuk kalacaktır. Öte yandan, bir odanın içinde uçuşan hava moleküllerine baktığınızda, sıradan bir oksijen molekülünün saatte binlerce kilometre hızla kavrulduğunu görürsünüz.

Teknik detaylar söz konusu olduğunda sessiz kalma eğilimindeyiz, bu nedenle sadece uzmanlar için sıcaklığın söylediğimizden biraz daha karmaşık olduğunu belirtelim. Sıcaklığın gerçek tanımı, her bir entropi birimi (daha açık bir ifadeyle düzensizlik) için ne kadar enerji harcamanız gerektiğini içerir. Ancak incelikleri bir kenara bırakalım ve buzdaki rastgele hava veya su moleküllerinin sıcaklık düştükçe giderek daha yavaş hareket edeceği veya titreşeceği gerçeğine odaklanalım.

Mutlak sıfır, -273,15 santigrat derece, -459,67 Fahrenheit ve kısaca 0 Kelvin sıcaklıktır. Bu, termal hareketin tamamen durduğu noktadır.

Her şey durur mu?

Konunun klasik değerlendirmesinde her şey mutlak sıfırda durur, ancak tam da bu anda kuantum mekaniğinin korkunç yüzü köşeden dışarı bakmaktadır. Kuantum mekaniğinin birkaç fizikçinin kanını bozan tahminlerinden biri, bir parçacığın tam konumunu veya momentumunu asla mükemmel bir kesinlikle ölçemeyeceğinizdir. Bu Heisenberg belirsizlik ilkesi olarak bilinir.

Kapalı bir odayı mutlak sıfıra kadar soğutabilseydiniz, tuhaf şeyler olurdu (bu konuya daha sonra değineceğim). Hava basıncı neredeyse sıfıra düşecek ve hava basıncı genellikle yer çekimine karşı çıktığı için hava zeminde çok ince bir tabaka halinde çökecektir.

Ama yine de, eğer molekülleri tek tek ölçebiliyorsanız, ilginç bir şey bulacaksınız: titreşiyorlar ve dönüyorlar, sadece küçük bir kuantum belirsizliği iş başında. İ'leri noktalamak için: moleküllerin dönüşünü ölçerseniz karbon dioksit Mutlak sıfırda, oksijen atomlarının karbonun etrafında saatte birkaç kilometre hızla, düşündüğünüzden çok daha hızlı uçtuğunu göreceksiniz.

Konuşma çıkmaza giriyor. Kuantum dünyasından bahsettiğimizde hareket anlamını yitiriyor. Bu ölçeklerde her şey belirsizlikle tanımlanır; dolayısıyla parçacıklar durağan değildir; sadece onları asla durağanmış gibi ölçemezsiniz.

Ne kadar aşağıya inebilirsin?

Mutlak sıfıra ulaşma çabası, temelde ışık hızına ulaşma çabasıyla aynı sorunlarla karşı karşıyadır. Işık hızına ulaşmak sonsuz miktarda enerji gerektirir; mutlak sıfıra ulaşmak ise sonsuz miktarda ısının çekilmesini gerektirir. Bu süreçlerin her ikisi de imkansızdır.

Gerçek mutlak sıfır durumuna henüz ulaşmamış olmamıza rağmen, buna çok yakınız (gerçi bu durumda "çok" çok gevşek bir kavramdır; bir çocuk şarkısı gibi: iki, üç, dört, dört ve a yarısı, dördü bir ipte, dördü bir kıl genişliğinde, beş). En çok düşük sıcaklıkŞimdiye kadar Dünya'da kaydedilen kayıt, 1983 yılında Antarktika'da -89,15 santigrat derece (184K) sıcaklıkta kaydedildi.

Tabii çocukça serinlemek istiyorsanız uzayın derinliklerine dalmanız gerekiyor. Tüm evren, uzayın en boş bölgelerinde, Büyük Patlama'dan gelen radyasyonun kalıntılarıyla yıkanıyor - 2,73 derece Kelvin, bu, bir yüzyıl önce Dünya'da elde edebildiğimiz sıvı helyumun sıcaklığından biraz daha soğuk.

Ancak düşük sıcaklık fizikçileri, teknolojiyi tamamen yeni bir seviyeye taşımak için donma ışınlarını kullanıyor. Donma ışınlarının lazer şeklini aldığını bilmek sizi şaşırtabilir. Ama nasıl? Lazerlerin yanması gerekiyor.

Her şey doğrudur, ancak lazerlerin bir özelliği vardır; hatta nihai olduğu bile söylenebilir: tüm ışık tek bir frekansta yayılır. Sıradan nötr atomlar, frekans tam olarak ayarlanmadıkça ışıkla hiçbir şekilde etkileşime girmez. Bir atom bir ışık kaynağına doğru uçarsa ışık bir Doppler kayması alır ve daha yüksek bir frekansa ulaşır. Atom, alabileceğinden daha az foton enerjisi emer. Yani lazeri daha düşük bir seviyeye ayarlarsanız, hızlı hareket eden atomlar ışığı emecek ve rastgele bir yönde bir foton yayarak ortalama olarak bir miktar enerji kaybedeceklerdir. İşlemi tekrarlarsanız, gazı bir nanoKelvin'den (derecenin milyarda biri) daha düşük bir sıcaklığa kadar soğutabilirsiniz.

Her şey daha aşırı bir tona bürünüyor. En düşük sıcaklık için dünya rekoru mutlak sıfırın üzerinde bir milyar derecenin onda birinden azdır. Bunu başaran cihazlar atomları manyetik alanlarda hapseder. “Sıcaklık” atomların kendisine değil, atom çekirdeğinin dönüşüne bağlıdır.

Şimdi adaleti yeniden tesis etmek için biraz yaratıcı olmamız gerekiyor. Genellikle bir şeyin derecenin milyarda biri kadar donmuş olduğunu hayal ettiğimizde, muhtemelen hava moleküllerinin bile olduğu yerde donduğunu görürsünüz. Hatta atomların arkasını donduran yıkıcı bir kıyamet cihazının hayal edilmesi bile mümkün.

Sonuçta, gerçekten düşük sıcaklıklar yaşamak istiyorsanız tek yapmanız gereken beklemek. Yaklaşık 17 milyar yıl sonra Evrendeki arka plan radyasyonu 1K'ya kadar soğuyacak. 95 milyar yıl sonra sıcaklık yaklaşık 0,01K olacak. 400 milyar yıl sonra derin uzay, Dünya'daki en soğuk deney kadar soğuk olacak, hatta bundan sonra daha da soğuk olacak.

Evrenin neden bu kadar hızlı soğuduğunu merak ediyorsanız eski dostlarımıza teşekkür edin: entropi ve karanlık enerji. Evren hızlanma modundadır ve sonsuza kadar sürecek bir üstel büyüme dönemine girmektedir. Her şey çok çabuk donacak.

Ne umurumuzda?

Bütün bunlar elbette harika, rekor kırmak da güzel. Ama amaç ne? Düşük sıcaklıkları anlamak için pek çok iyi neden var, hem de sadece kazanan olarak değil.

Örneğin NIST'teki iyi insanlar şunu yapmak ister: harika izle. Zaman standartları sezyum atomunun frekansı gibi şeylere dayanmaktadır. Sezyum atomunun çok fazla hareket etmesi ölçümlerde belirsizlik yaratacak ve sonuçta saatin arızalanmasına neden olacaktır.

Ancak daha da önemlisi, özellikle bilimsel açıdan bakıldığında, malzemeler son derece düşük sıcaklıklarda çılgınca davranıyor. Örneğin, bir lazerin birbiriyle senkronize olan (aynı frekans ve fazda) fotonlardan oluşması gibi, Bose-Einstein yoğunlaşması olarak bilinen bir malzeme de oluşturulabilir. İçinde tüm atomlar aynı durumdadır. Veya her atomun bireyselliğini kaybettiği ve tüm kütlenin tek bir sıfır-süper atom gibi tepki verdiği bir karışım hayal edin.

Çok düşük sıcaklıklarda birçok malzeme süperakışkan hale gelir; bu da onların hiçbir viskoziteye sahip olamayacakları, ultra ince katmanlar halinde istiflenebilecekleri ve hatta minimum enerji elde etmek için yer çekimine meydan okuyabilecekleri anlamına gelir. Ayrıca düşük sıcaklıklarda birçok malzeme süperiletken hale gelir, bu da elektriksel direncin olmadığı anlamına gelir.

Süperiletkenler, dış manyetik alanlara metalin içindekileri tamamen iptal edecek şekilde tepki verebilmektedir. Sonuç olarak, soğuk sıcaklığı ve mıknatısı birleştirip havaya yükselme gibi bir şey elde edebilirsiniz.

Neden mutlak sıfır var ama mutlak maksimum yok?

Diğer uç noktaya bakalım. Eğer sıcaklık sadece bir enerji ölçüsü ise, o zaman atomların ışık hızına giderek yaklaştığını hayal edebiliriz. Bu sonsuza kadar devam edemez, değil mi?

Kısa cevap: bilmiyoruz. Kelimenin tam anlamıyla sonsuz sıcaklık diye bir şeyin var olması mümkündür, ancak mutlak bir sınır varsa, genç evren bunun ne olduğuna dair oldukça ilginç ipuçları sağlar. En çok sıcaklık(en azından bizim evrenimizde) var olan bu olay muhtemelen “Planck zamanı” olarak adlandırılan zamanda meydana geldi.

Büyük Patlama'dan 10^-43 saniye sonra, yerçekiminin kuantum mekaniğinden ayrıldığı ve fiziğin tam olarak şimdiki haline geldiği an oldu. O zamanki sıcaklık yaklaşık 10^32 K idi. Bu, Güneşimizin iç kısmından septilyon kat daha sıcaktır.

Bir kez daha bunun olabilecek en yüksek sıcaklık olup olmadığından emin değiliz. Planck'ın zamanında elimizde evrenin geniş bir modeli bile olmadığından, evrenin bu duruma geldiğinden bile emin değiliz. Her durumda, mutlak sıfıra mutlak ısıdan çok daha yakınız.

Mutlak sıcaklık sıfır, sıfırın altında 273,15 santigrat dereceye, sıfırın altında 459,67 Fahrenheit'e karşılık gelir. Kelvin sıcaklık ölçeği için bu sıcaklığın kendisi sıfır işaretidir.

Mutlak sıfır sıcaklığın özü

Mutlak sıfır kavramı sıcaklığın özünden gelir. Veren herhangi bir vücut dış ortam sırasında . Aynı zamanda vücut ısısı da azalır, yani. daha az enerji kalır. Teorik olarak bu süreç, enerji miktarı vücudun artık onu veremeyeceği bir minimum seviyeye ulaşana kadar devam edebilir.
Böyle bir fikrin uzak bir habercisi zaten M.V. Büyük Rus bilim adamı ısıyı “dönme” hareketi ile açıkladı. Sonuç olarak, maksimum soğuma derecesi bu tür hareketlerin tamamen durmasıdır.

İle modern fikirler, mutlak sıfır sıcaklık - moleküllerin mümkün olan en düşük enerji seviyesine sahip olduğu sıcaklık. Daha az enerjiyle, yani. daha düşük sıcaklıklarda hiçbiri fiziksel beden var olamaz.

Teori ve pratik

Mutlak sıfır sıcaklık teorik bir kavramdır; pratikte, prensipte, en gelişmiş ekipmanlara sahip bilimsel laboratuvarlarda bile bunu başarmak imkansızdır. Ancak bilim insanları, maddeyi mutlak sıfıra yakın çok düşük sıcaklıklara kadar soğutmayı başarıyorlar.

Bu sıcaklıklarda maddeler inanılmaz özellikler normal şartlarda sahip olamayacakları bir şey. Sıvıya yakın bir durumda olduğu için "canlı gümüş" olarak adlandırılan cıva, bu sıcaklıkta çivi çakılabilecek kadar katı hale gelir. Bazı metaller cam gibi kırılgan hale gelir. Kauçuk da aynı derecede sertleşir. Mutlak sıfıra yakın sıcaklıktaki kauçuk bir nesneye çekiçle vurursanız cam gibi kırılır.

Özelliklerdeki bu değişiklik aynı zamanda ısının doğasıyla da ilişkilidir. Fiziksel bedenin sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, moleküller o kadar yoğun ve kaotik hareket eder. Sıcaklık düştükçe hareket yoğunluğu azalır ve yapı daha düzenli hale gelir. Yani gaz sıvıya, sıvı da katıya dönüşür. Düzenin nihai düzeyi kristal yapıdır. Ultra düşük sıcaklıklarda, kauçuk gibi normalde şekilsiz kalan maddeler bile bu özelliği kazanır.

Metallerde de ilginç olaylar meydana gelir. Kristal kafesin atomları daha az genlikle titreşir, elektron saçılması azalır ve dolayısıyla elektrik direnci azalır. Metal, elde edilmesi zor olmasına rağmen pratik uygulaması çok cazip görünen süper iletkenlik kazanıyor.

Kaynaklar:

• Livanova A. Düşük sıcaklıklar, mutlak sıfır ve kuantum mekaniği

Vücut– maddenin veya maddenin varoluş biçimi anlamına gelen fizikteki temel kavramlardan biridir. Bu, hacim ve kütle ile, bazen de başka parametrelerle karakterize edilen maddi bir nesnedir. Fiziksel beden diğer bedenlerden bir sınırla açıkça ayrılmıştır. Fiziksel bedenlerin birkaç özel türü vardır; bunların listelenmesi bir sınıflandırma olarak anlaşılmamalıdır.

Mekanikte fiziksel bir cisim çoğunlukla maddi bir nokta olarak anlaşılır. Bu, temel özelliği, belirli bir sorunu çözmek için vücudun gerçek boyutlarının ihmal edilebilmesi olan bir tür soyutlamadır. Başka bir deyişle maddi nokta, boyutları, şekli ve benzeri özellikleri olan, ancak mevcut sorunun çözümü açısından önemli olmayan çok özel bir cisimdir. Örneğin yolun belirli bir bölümündeki bir nesneyi saymanız gerekiyorsa, sorunu çözerken nesnenin uzunluğunu tamamen göz ardı edebilirsiniz. Mekaniğin dikkate aldığı diğer bir fiziksel beden tipi ise kesinlikle katı bir cisimdir. Böyle bir cismin mekaniği maddi bir noktanın mekaniği ile tamamen aynıdır, fakat ayrıca başka özelliklere de sahiptir. Tamamen rijit bir cisim noktalardan oluşur ancak cismin maruz kaldığı yükler altında ne aralarındaki mesafe ne de kütle dağılımı değişir. Bu, deforme olamayacağı anlamına gelir. Kesinlikle katı bir cismin konumunu belirlemek için, ona bağlı, genellikle Kartezyen bir koordinat sistemi belirlemek yeterlidir. Çoğu durumda kütle merkezi aynı zamanda koordinat sisteminin de merkezidir. Kesinlikle katı bir cisim yoktur, ancak birçok problemi çözmek için böyle bir soyutlama çok uygundur, ancak göreceli mekanikte dikkate alınmasa da, hızı ışık hızıyla karşılaştırılabilir olan hareketlerde bu model iç çelişkiler gösterir. Kesinlikle tam tersi sağlam vücut birbirine göre yer değiştirebilen, deforme olabilen bir gövdedir. Fiziğin diğer dallarında da özel tipte fiziksel bedenler vardır. Örneğin termodinamikte tamamen siyah cisim kavramı tanıtıldı. Bu ideal bir model, kesinlikle her şeyi emen fiziksel bir beden. Elektromanyetik radyasyon, üzerine düşüyor. Aynı zamanda kendisi de elektromanyetik radyasyon üretebilir ve herhangi bir renge sahip olabilir. Özellikleri bakımından kesinlikle siyah bir cisme en yakın nesnenin örneği Güneş'tir. Dünyanın ötesinde yaygın olan maddeleri alırsak, emilimle çok daha kötü başa çıktığı kızılötesi hariç, üzerine düşen radyasyonun% 99'unu emen kurumu hatırlayabiliriz.

Konuyla ilgili video

Mutlak sıfır sıcaklıklar

Mutlak sıfır sıcaklık- bu, fiziksel bir bedenin sahip olabileceği minimum sıcaklık sınırıdır. Mutlak sıfır, Kelvin ölçeği gibi mutlak bir sıcaklık ölçeğinin kökeni olarak hizmet eder. Santigrat ölçeğinde mutlak sıfır, -273,15 °C sıcaklığa karşılık gelir.

Pratikte mutlak sıfıra ulaşılamayacağına inanılıyor. Sıcaklık ölçeğindeki varlığı ve konumu, gözlemlenen fiziksel olayların ekstrapolasyonundan kaynaklanır ve bu tür bir ekstrapolasyon, mutlak sıfırda, bir maddenin moleküllerinin ve atomlarının termal hareketinin enerjisinin, yani parçacıkların kaotik hareketinin sıfıra eşit olması gerektiğini gösterir. durur ve kristal kafesin düğümlerinde açık bir konum işgal ederek düzenli bir yapı oluştururlar. Ancak gerçekte mutlak sıfır sıcaklıkta bile maddeyi oluşturan parçacıkların düzenli hareketleri devam edecektir. Sıfır noktası salınımları gibi geri kalan salınımlar, parçacıkların kuantum özelliklerinden ve onları çevreleyen fiziksel boşluktan kaynaklanmaktadır.

Şu anda, fiziksel laboratuvarlarda mutlak sıfırı derecenin yalnızca birkaç milyonda biri kadar aşan sıcaklıkları elde etmek mümkün; termodinamik yasalarına göre bunu başarmak imkansızdır.

Notlar

Edebiyat

• G. Burmin. Mutlak sıfıra saldırı. - M.: “Çocuk Edebiyatı”, 1983.

Ayrıca bakınız

Wikimedia Vakfı. 2010.

• Mutlak sıfır sıcaklık
• Mutlak sıfır sıcaklık

Diğer sözlüklerde “Mutlak sıfır sıcaklığın” ne olduğuna bakın:

Mutlak sıfır sıcaklıklar- Mutlak sıfır sıcaklığı, bir fiziksel bedenin sahip olabileceği minimum sıcaklık sınırıdır. Mutlak sıfır, Kelvin ölçeği gibi mutlak bir sıcaklık ölçeği için başlangıç ​​noktası görevi görür. Santigrat ölçeğinde mutlak sıfır şuna karşılık gelir: ... Vikipedi

TAMAMEN SIFIR- MUTLAK SIFIR, sistemin tüm bileşenlerinin sahip olduğu sıcaklık En az miktar KUANTUM MEKANİĞİ yasalarına göre izin verilen enerji; Kelvin sıcaklık ölçeğinde sıfır veya 273,15°C (459,67° Fahrenheit). Bu sıcaklıkta... Bilimsel ve teknik ansiklopedik sözlük

Mutlak sıcaklık ölçeği

Mutlak termodinamik sıcaklık- Atom ve molekül gibi gaz parçacıklarının düzlemindeki kaotik termal hareket Sıcaklığın iki tanımı vardır. Biri moleküler kinetik açıdan, diğeri termodinamik açıdan. Sıcaklık (Latince temperatura'dan uygun ... ... Wikipedia

Mutlak sıcaklık ölçeği- Atom ve molekül gibi gaz parçacıklarının düzlemindeki kaotik termal hareket Sıcaklığın iki tanımı vardır. Biri moleküler kinetik açıdan, diğeri termodinamik açıdan. Sıcaklık (Latince temperatura'dan uygun ... ... Wikipedia

"Mutlak sıfır sıcaklık" fiziksel kavramı modern bilimçok önemli: yirminci yüzyılın ikinci yarısında keşfi gerçek bir sansasyon yaratan süperiletkenlik kavramı bununla yakından ilişkilidir.

Mutlak sıfırın ne olduğunu anlamak için G. Fahrenheit, A. Celsius, J. Gay-Lussac ve W. Thomson gibi ünlü fizikçilerin çalışmalarına dönmelisiniz. Bugün hala kullanımda olan ana sıcaklık ölçeklerinin oluşturulmasında önemli bir rol oynadılar.

Sıcaklık ölçeğini ilk öneren, 1714'te Alman fizikçi G. Fahrenheit'ti. Üstelik mutlak sıfırın ötesinde, yani ötesinde düşük nokta Bu ölçekte kar ve amonyak içeren karışımın sıcaklığı benimsendi. Bir sonraki önemli gösterge ise 1000'e eşitlenen göstergeydi. Buna göre bu ölçeğin her bir bölümüne “derece Fahrenheit”, ölçeğin kendisine ise “Fahrenheit ölçeği” adı verildi.

30 yıl sonra İsveçli gökbilimci A. Celsius, ana noktaların buz ve suyun erime sıcaklığı olduğu kendi sıcaklık ölçeğini önerdi. Bu ölçeğe “Santigrat ölçeği” adı verildi; Rusya dahil dünyanın çoğu ülkesinde hala popüler.

Fransız bilim adamı J. Gay-Lussac, 1802 yılında ünlü deneylerini yaparken, sabit basınçtaki bir gazın hacminin doğrudan sıcaklığa bağlı olduğunu keşfetti. Ancak en merak edilen şey, sıcaklık 10 santigrat derece değiştiğinde gazın hacminin de aynı miktarda artması veya azalmasıydı. Gay-Lussac gerekli hesaplamaları yaptıktan sonra bu değerin 0C sıcaklıktaki gazın hacminin 1/273'üne eşit olduğunu buldu.

Bu yasa bariz bir sonuca yol açtı: -2730C'ye eşit bir sıcaklık en düşük sıcaklıktır, ona yaklaşsanız bile bunu başarmak imkansızdır. “Mutlak sıfır sıcaklığı” olarak adlandırılan bu sıcaklıktır.

Üstelik mutlak sıfır, Lord Kelvin olarak da bilinen İngiliz fizikçi W. Thomson'un aktif rol aldığı mutlak sıcaklık ölçeğinin oluşturulmasının başlangıç ​​​​noktası oldu.

Ana araştırması, doğadaki hiçbir cismin mutlak sıfırın altına soğutulamayacağını kanıtlamakla ilgiliydi. Aynı zamanda ikincisini de aktif olarak kullandı; bu nedenle 1848'de ortaya attığı mutlak sıcaklık ölçeği, termodinamik veya “Kelvin ölçeği” olarak anılmaya başlandı.

İÇİNDE sonraki yıllar ve onlarca yıldır, çok sayıda anlaşmanın ardından -273.150C'ye eşit sayılmaya başlanan "mutlak sıfır" kavramının yalnızca sayısal bir açıklaması vardı.

Mutlak sıfırın çok önemli bir rol oynadığını da belirtmek gerekir. Bütün mesele şu ki, 1960 yılında, bir sonraki Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı'nda, termodinamik sıcaklık birimi - kelvin - altı temel ölçüm biriminden biri haline geldi. . Aynı zamanda, bir derece Kelvin'in sayısal olarak bire eşit olduğu özel olarak öngörülmüştür, ancak "Kelvin'e göre" referans noktası genellikle mutlak sıfır, yani -273.150C olarak kabul edilir.

Mutlak sıfırın temel fiziksel anlamı, temel fizik yasalarına göre, böyle bir sıcaklıkta atomlar ve moleküller gibi temel parçacıkların hareket enerjisinin sıfır olmasıdır ve bu durumda aynı parçacıkların herhangi bir kaotik hareketinin olması gerekir. Dur. Mutlak sıfıra eşit bir sıcaklıkta, atomlar ve moleküller kristal kafesin ana noktalarında net bir konum almalı ve düzenli bir sistem oluşturmalıdır.

Günümüzde bilim insanları, özel ekipmanlar kullanarak mutlak sıfırın yalnızca milyonda birkaç parça üzerinde olan sıcaklıkları elde edebildiler. Yukarıda açıklanan termodinamiğin ikinci yasası nedeniyle bu değere tek başına ulaşmak fiziksel olarak imkansızdır.

Sıcaklık ölçeğinin ana noktaları olarak buzun erimesi ve suyun kaynama noktalarının seçimi tamamen keyfidir. Bu şekilde elde edilen sıcaklık ölçeğinin teorik çalışmalara sakıncalı olduğu ortaya çıktı.

Kelvin, termodinamik yasalarına dayanarak, termometrik cismin doğasından veya seçilen termometrik parametreden tamamen bağımsız olarak, mutlak sıcaklık ölçeği (şu anda termodinamik sıcaklık ölçeği veya Kelvin ölçeği olarak adlandırılmaktadır) olarak adlandırılan ölçeği oluşturmayı başardı. Ancak böyle bir ölçeğin oluşturulması ilkesi okul müfredatının ötesine geçmektedir. Bu konuyu başka değerlendirmeleri kullanarak ele alacağız.

Formül (2) iki anlama gelir olası yollar Sıcaklık ölçeğinin oluşturulması: Sabit bir hacimde belirli bir miktar gazın basıncındaki bir değişikliğin veya sabit bir basınçta hacimdeki bir değişikliğin kullanılması. Bu ölçeğe denir ideal gaz sıcaklık ölçeği.

Eşitlik (2) ile belirlenen sıcaklığa denir mutlak sıcaklık. Mutlak sıcaklık Τ negatif olamaz, çünkü eşitliğin sol tarafında açıkça pozitif nicelikler vardır (2) (daha doğrusu farklı işaretlere sahip olamaz, pozitif veya negatif olabilir. Bu, sabitin işaretinin seçimine bağlıdır) k. Üçlü noktanın sıcaklığının pozitif kabul edilmesi gerektiği konusunda anlaşmaya varıldığı için mutlak sıcaklık yalnızca pozitif olabilir). Bu nedenle en az olası anlam sıcaklık T= 0, basınç veya hacmin sıfır olduğu sıcaklıktır.

İdeal bir gazın basıncının sabit bir hacimde kaybolduğu veya ideal bir gazın hacminin sabit bir basınçta sıfıra yaklaştığı (yani gazın bir "nokta" halinde sıkıştırılması gerektiği) sınırlayıcı sıcaklığa denir. tamamen sıfır. Bu doğadaki en düşük sıcaklıktır.

Eşitlik (3)'ten, \(~\mathcal h W_K \mathcal i = \frac(m_0 \mathcal h \upsilon^2 \mathcal i)(2)\) dikkate alındığında mutlak sıfırın fiziksel anlamı şöyle olur: mutlak sıfır - moleküllerin termal öteleme hareketinin durması gereken sıcaklık. Mutlak sıfıra ulaşılamaz.

Uluslararası Birim Sistemi (SI) mutlak bir termodinamik sıcaklık ölçeği kullanır. Bu ölçekte mutlak sıfır sıfır sıcaklık olarak alınır. İkinci referans noktası su, buz ve doymuş buharın dinamik dengede olduğu sıcaklıktır; üçlü nokta olarak adlandırılır (Celsius ölçeğinde üçlü noktanın sıcaklığı 0,01 °C'dir). Kelvin (1 K ile sembolize edilir) adı verilen her bir mutlak sıcaklık birimi, bir Santigrat derecesine eşittir.

Bir gaz termometresinin şişesini eriyen buza ve ardından normal atmosfer basıncındaki kaynar suya daldırarak, ikinci durumdaki gaz basıncının ilkinden 1,3661 kat daha yüksek olduğunu buldular. Bunu dikkate alarak ve formül (2)'yi kullanarak buzun erime sıcaklığının şu olduğunu belirleyebiliriz: T 0 = 273,15 K.

Aslında sıcaklık için denklem (2)'yi yazalım. T 0 buz erime ve su kaynama sıcaklığı ( T 0 + 100):

\(~\frac(p_1V)(N) = kT_0 ;\) \(~\frac(p_2V)(N) = k(T_0 + 100) .\)

İkinci denklemi birinciye bölerek şunu elde ederiz:

\(~\frac(p_2)(p_1) = \frac(T_0 + 100)(T_0) .\)

\(~T_0 = \frac(100)(\frac(p_2)(p_1) - 1) = \frac(100)(1,3661 - 1) = 273,15 K.\)

Şekil 2 Celsius ölçeğinin ve termodinamik ölçeğin şematik diyagramını göstermektedir.