Hvad er absolut nul i termodynamik?

Temperaturen i omgivelserne er og har været gennem historien et meget afgørende element for de forskelliges overlevelse levende væsener, og noget der har præget evolutionens fremtid og for menneskers vedkommende måden at forstå den verden, der omgiver os. omgiver.

Faktisk kan meget af det kendte liv kun leve inden for termiske grænser, og selv partiklernes bevægelse og energi ændres på molekylært niveau. Eksistensen af ​​ekstreme temperaturer er endda blevet fastsat, som kan få subatomære partiklers bevægelse til at ophøre fuldstændigt, da de forbliver i et totalt fravær af energi. Dette er tilfældet med det absolutte nul, et koncept udviklet af Kelvin og hvis forskning har stor videnskabelig relevans.

Men... hvad er det absolutte nul præcist? Gennem denne artikel vil vi tjekke det.

• Relateret artikel: "Dyskalkuli: vanskeligheden ved at lære matematik"

Absolut nul: hvad refererer dette begreb til?

Vi kalder absolut nul den lavest mulige temperaturenhed, -273,15ºC, en situation, hvor de subatomære partikler selv ville befinde sig uden nogen form for energi og ikke ville være i stand til at udføre nogen form for bevægelse.

Dette sker på grund af det faktum, at det faktum at sænke temperaturen på et objekt indebærer at trække energi fra det, hvormed det absolutte nul ville indebære det totale fravær af dette.

Dette er en temperatur, som ikke findes i naturen og som for øjeblikket antages hypotetisk (faktisk ifølge Nernsts uopnåelighedsprincip for at opnå dette temperatur er umulig), selvom videnskabelige eksperimenter har formået at nå meget lignende temperaturer.

Den tidligere beskrivelse er dog knyttet til en opfattelse af dette begreb fra den klassiske mekaniks perspektiv. Efterfølgende undersøgelser, der ville lade klassisk mekanik til side for at gå ind i kvantemekanikken, foreslår, at i virkeligheden i denne temperatur, ville der stadig eksistere en minimumsmængde af energi, der ville holde partiklerne i bevægelse, den såkaldte energi af nulpunkt.

Selvom før de første klassiske visioner i denne hypotetiske tilstand, burde stoffet fremstå i en fast tilstand, da der ikke er nogen bevægelse eller forsvinde, når ved at sidestille masse med energi, og sidstnævnte er fuldstændig fraværende, foreslår kvantemekanikken, at når der er energi, vil andre tilstande af emne.

Kelvins undersøgelser

Navnet og begrebet absolut nul kommer fra forskning og teori af William Thomson, bedre kendt som Lord Kelvin, som satte sig for at udvikle dette koncept om observation af gassers adfærd og hvordan de varierer deres volumen proportionalt med temperaturfaldet.

Baseret på dette begyndte denne forsker at beregne, ved hvilken temperatur volumenet af en gas ville være nul, og nåede frem til den konklusion, at det ville svare til den førnævnte temperatur.

Baseret på termodynamikkens love skabte forfatteren sin egen temperaturskala, Kelvin-skalaen, og placerede oprindelsespunktet ved denne lavest mulige temperatur, det absolutte nul. En temperatur på 0ºK svarer således til det absolutte nulpunkt, -273,15ºC. del af skabelsen af ​​nævnte forfatter af en temperaturskala genereret fra datidens termodynamiske love (i 1836).

Er der noget hinsides?

I betragtning af, at det absolutte nulpunkt er en temperatur, hvor der ikke ville være nogen bevægelse af partikler eller kun der ville være en resterende energi på det absolutte nulpunkt, man spekulerer på, om noget kunne eksistere ud over denne temperatur.

Selvom logik kan få os til at tænke ikke, forskning udført af forskellige forskere ved Max Planck Instituttet de synes at indikere, at der faktisk kunne være en endnu lavere temperatur, og at den ville svare til negative temperaturer på Kelvin-skalaen (dvs. under det absolutte nulpunkt). Det er et fænomen, der kun kunne forekomme på kvanteniveau.

Dette ville ske i tilfælde af nogle gasser, som gennem brug af lasere og eksperimenter formåede at gå fra at være noget over det absolutte nulpunkt til negative temperaturer under nul. Disse temperaturer ville sikre, at den pågældende gas, forberedt på en sådan måde, at den skulle trække sig sammen ved høj hastighed, forbliver stabiliseret. I denne forstand ligner det mørk energi, som ifølge nogle eksperter forhindrer universet i at kollapse i sig selv.

• Du kan være interesseret i: "De 11 typer af kemiske reaktioner"

Hvad kan det bruges til?

At kende eksistensen af ​​det absolutte nul har konsekvenser ikke kun på et teoretisk niveau, men også endda på et praktisk niveau. Og det er, at når de udsættes for temperaturer tæt på det absolutte nulpunkt, mange materialer ændrer i høj grad deres egenskaber.

Et eksempel på dette findes i, at ved disse temperaturer kondenserer subatomære partikler til et enkelt stort atom kaldet Bose-Einstein-kondensatet. Ligeledes kan nogle særligt interessante egenskaber på grund af deres praktiske anvendelse findes i superfluiditet eller superledning, som visse elementer kan nå under disse forhold termisk.

Bibliografiske referencer:

• Braun, S. et al. (2013). Atomer ved negativ absolut temperatur - de varmeste systemer i verden. Videnskab, 4. Max Planck Society.
• Merali, Z. (2013). "Kvantegas går under det absolutte nulpunkt". Natur. doi: 10.1038/natur.2013.12146.