ऊष्मप्रवैगिकी में पूर्ण शून्य क्या है?

पर्यावरण का तापमान पूरे इतिहास में अलग-अलग जीवों के अस्तित्व के लिए एक बहुत ही निर्णायक तत्व रहा है जीवित प्राणी, और कुछ ऐसा जो विकास के भविष्य को चिन्हित करता है और मनुष्यों के मामले में, हमारे चारों ओर की दुनिया को समझने का तरीका। घेरता है।

वास्तव में, अधिकांश ज्ञात जीवन केवल तापीय सीमाओं के भीतर ही रह सकते हैं, और यहां तक ​​कि कणों की गति और ऊर्जा भी आणविक स्तर पर बदल जाती है। अत्यधिक तापमान का अस्तित्व भी निर्धारित किया गया है जो उप-परमाणु कणों की गति को पूरी तरह से समाप्त कर सकता है, क्योंकि वे ऊर्जा की पूर्ण अनुपस्थिति में रहते हैं। यह पूर्ण शून्य का मामला है, केल्विन द्वारा विकसित एक अवधारणा और जिनके शोध की बड़ी वैज्ञानिक प्रासंगिकता है।

लेकिन... पूर्ण शून्य वास्तव में क्या है? इस पूरे लेख में हम इसकी जांच करने जा रहे हैं।

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पूर्ण शून्य: इस अवधारणा का क्या अर्थ है?

हम पूर्ण शून्य कहते हैं न्यूनतम तापमान इकाई संभव मानी जाती है, -273.15ºC, एक ऐसी स्थिति जिसमें उपपरमाण्विक कण खुद को बिना किसी प्रकार की ऊर्जा के पाएंगे और किसी भी प्रकार की गति करने में सक्षम नहीं होंगे।

यह इस तथ्य के कारण होता है कि किसी वस्तु के तापमान को कम करने का तथ्य उसमें से ऊर्जा को घटाना है, जिसके साथ पूर्ण शून्य का अर्थ होगा इसकी कुल अनुपस्थिति।

यह एक ऐसा तापमान है जो प्रकृति में नहीं पाया जाता है और जो इस समय काल्पनिक माना जाता है (वास्तव में, इसे प्राप्त करने के लिए नर्नस्ट अप्राप्यता सिद्धांत के अनुसार तापमान असंभव है), हालांकि वैज्ञानिक प्रयोग बहुत समान तापमान तक पहुंचने में कामयाब रहे हैं।

हालाँकि, पिछला विवरण इस अवधारणा की एक धारणा से जुड़ा है शास्त्रीय यांत्रिकी के दृष्टिकोण से. क्वांटम यांत्रिकी में प्रवेश करने के लिए शास्त्रीय यांत्रिकी को एक तरफ छोड़ देने वाली बाद की जांच का प्रस्ताव है कि वास्तव में इसमें तापमान, वहाँ अभी भी ऊर्जा की एक न्यूनतम मात्रा मौजूद होगी जो कणों को गति में रखेगी, तथाकथित ऊर्जा शून्य बिंदु।

हालांकि इस काल्पनिक अवस्था में पहली शास्त्रीय दृष्टि से पहले, पदार्थ को एक ठोस अवस्था में प्रकट होना चाहिए क्योंकि कोई गति नहीं होती है या गायब हो जाती है जब द्रव्यमान को ऊर्जा के बराबर और बाद में पूरी तरह अनुपस्थित होने के कारण, क्वांटम यांत्रिकी का प्रस्ताव है कि जब ऊर्जा होती है, तो ऊर्जा की अन्य अवस्थाएं विषय।

केल्विन की जांच

पूर्ण शून्य का नाम और अवधारणा विलियम थॉमसन के शोध और सिद्धांत से आता है, जिसे लॉर्ड केल्विन के नाम से जाना जाता है, जिन्होंने इस अवधारणा को विकसित करने के लिए निर्धारित किया था। गैसों के व्यवहार का अवलोकन और कैसे वे अपने आयतन में परिवर्तन करते हैं तापमान में गिरावट के अनुपात में।

इसके आधार पर, इस शोधकर्ता ने यह गणना करना शुरू किया कि किस तापमान पर गैस का आयतन शून्य होगा, इस निष्कर्ष पर पहुँचते हुए कि यह उपरोक्त तापमान के अनुरूप होगा।

ऊष्मप्रवैगिकी के नियमों के आधार पर, लेखक ने अपने स्वयं के तापमान पैमाने, केल्विन पैमाने का निर्माण किया, इस न्यूनतम संभव तापमान पर उत्पत्ति के बिंदु को पूर्ण शून्य रखा। इस प्रकार, 0ºK का तापमान पूर्ण शून्य, -273.15ºC के अनुरूप होता है। उत्पन्न तापमान पैमाने के उक्त लेखक द्वारा रचना का हिस्सा उस समय के ऊष्मप्रवैगिकी के नियमों से (1836 में)।

क्या कुछ परे है?

यह ध्यान में रखते हुए कि परम शून्य एक ऐसा तापमान है जिस पर कणों की कोई गति नहीं होगी या केवल परम शून्य की एक अवशिष्ट ऊर्जा होगी, एक आश्चर्य है कि क्या इस तापमान से परे कुछ मौजूद हो सकता है।

हालाँकि तर्क हमें सोचने पर विवश कर सकता है, मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट के विभिन्न शोधकर्ताओं द्वारा किए गए शोध वे इंगित करते प्रतीत होते हैं कि वास्तव में तापमान और भी कम हो सकता है, और यह केल्विन पैमाने पर नकारात्मक तापमान के अनुरूप होगा (यानी पूर्ण शून्य से नीचे)। यह एक ऐसी घटना है जो केवल क्वांटम स्तर पर ही घटित हो सकती है।

यह कुछ गैसों के मामले में होता है, जो लेसरों के उपयोग और प्रयोग के माध्यम से पूर्ण शून्य से कुछ हद तक शून्य से नीचे नकारात्मक तापमान तक जाने में कामयाब रहे। ये तापमान सुनिश्चित करेंगे कि विचाराधीन गैस, इस तरह से तैयार की गई है कि इसे उच्च गति से अनुबंधित किया जाना चाहिए, स्थिर रहता है। इस अर्थ में यह डार्क एनर्जी के समान है, जो कुछ विशेषज्ञों के अनुसार ब्रह्मांड को अपने आप में ढहने से रोकता है।

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इसका क्या उपयोग किया जा सकता है?

पूर्ण शून्य के अस्तित्व को जानने से न केवल सैद्धांतिक स्तर पर बल्कि व्यावहारिक स्तर पर भी असर पड़ता है। और वह यह है कि जब पूर्ण शून्य के करीब के तापमान के संपर्क में आते हैं, कई सामग्रियां अपने गुणों को बहुत बदल देती हैं.

इसका एक उदाहरण इस तथ्य में पाया जाता है कि इन तापमानों पर उप-परमाणु कण एक बड़े परमाणु में संघनित होते हैं जिसे बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट कहा जाता है। इसी तरह, उनके व्यावहारिक अनुप्रयोग के कारण कुछ विशेष रूप से दिलचस्प गुण इसमें पाए जा सकते हैं अतिप्रवाहिता या अतिचालकता जो कुछ तत्व इन परिस्थितियों में पहुँच सकते हैं थर्मल।

ग्रंथ सूची संदर्भ:

• ब्रौन, एस. और अन्य। (2013). नकारात्मक निरपेक्ष तापमान पर परमाणु- दुनिया की सबसे गर्म प्रणाली। विज्ञान, 4. मैक्स प्लैंक सोसायटी।
• मेराली, जेड. (2013). "क्वांटम गैस पूर्ण शून्य से नीचे चला जाता है"। प्रकृति। डीओआई: 10.1038/प्रकृति.2013.12146।