Шта је апсолутна нула у термодинамици?

Температура животне средине је и била је кроз историју веома одлучујући елемент за опстанак различитих жива бића, и нешто што је обележило будућност еволуције и у случају људских бића, начин разумевања света који нас окружује. окружује.

У ствари, велики део познатог живота може да живи само у термичким границама, а чак се и кретање и енергија честица мењају на молекуларном нивоу. Чак је предвиђено постојање екстремних температура које могу довести до потпуног престанка кретања субатомских честица, јер оне остају у потпуном одсуству енергије. Ово је случај апсолутне нуле, концепт који је развио Келвин а чија истраживања имају велики научни значај.

Али... шта је тачно апсолутна нула? У овом чланку ћемо то проверити.

• Повезани чланак: "Дискалкулија: потешкоће при учењу математике"

Апсолутна нула: на шта се овај концепт односи?

Ми зовемо апсолутну нулу најнижа јединица температуре која се сматра могућом, -273,15ºЦ, ситуација у којој би се саме субатомске честице нашле без икакве врсте енергије и не би могле да изврше било какву врсту кретања.

Ово се дешава због чињенице да чињеница смањења температуре објекта подразумева одузимање енергије од њега, при чему би апсолутна нула имплицирала потпуно одсуство овога.

Ово је температура која се не налази у природи и који се за сада претпоставља хипотетички (у ствари, према Нернстовом принципу недостижности да се ово постигне температура је немогућа), иако су научни експерименти успели да достигну веома сличне температуре.

Међутим, претходни опис је повезан са перцепцијом овог концепта из перспективе класичне механике. Каснија истраживања која би класичну механику оставила по страни да уђе у квантну механику предлажу да се у стварности у овом температуре, и даље би постојала минимална количина енергије која би одржавала честице у покрету, тзв. нулта тачка.

Иако пре првих класичних визија у овом хипотетичком стању, материја би требало да се појави у чврстом стању пошто нема кретања или нестане када изједначавајући масу са енергијом, а ова друга потпуно одсутна, квантна механика предлаже да када постоји енергија, друга стања предмет.

Келвинове истраге

Назив и концепт апсолутне нуле потиче од истраживања и теорије Вилијама Томсона, познатијег као Лорд Келвин, који је кренуо да развије овај концепт посматрање понашања гасова и како они варирају своју запремину сразмерно паду температуре.

На основу тога, овај истраживач је почео да израчунава на којој температури би запремина гаса била нула, дошавши до закључка да би она одговарала поменутој температури.

На основу закона термодинамике, аутор је креирао сопствену температурну скалу, Келвинову скалу, стављајући тачку порекла на ову најнижу могућу температуру, апсолутну нулу. Дакле, температура од 0ºК одговара апсолутној нули, -273,15ºЦ. део креирања поменутог аутора генерисане температурне скале из закона термодинамике тог времена (1836. године).

Има ли нешто изван тога?

Имајући у виду да је апсолутна нула температура на којој не би било кретања честица или само постојала би заостала енергија апсолутне нуле, питамо се да ли би нешто могло постојати изнад ове температуре.

Иако нас логика може навести да не мислимо, истраживање које су спровели различити истраживачи на Институту Макс Планк изгледа да указују на то да би у ствари могла постојати још нижа температура и да би одговарала негативним температурама на Келвиновој скали (тј. испод апсолутне нуле). То је феномен који би се могао догодити само на квантном нивоу.

То би се десило у случају неких гасова, који су употребом ласера ​​и експериментисањем успели да пређу са нешто изнад апсолутне нуле до негативних температура испод нуле. Ове температуре би обезбедиле да дотични гас, припремљен на начин да се скупља великом брзином, остане стабилизован. У том смислу је сличан тамној енергији, која према неким стручњацима спречава да се универзум уруши сам у себе.

• Можда ће вас занимати: "11 врста хемијских реакција"

За шта се може користити?

Познавање постојања апсолутне нуле има реперкусије не само на теоријском већ и на практичном нивоу. А то је да када се изложи температурама близу апсолутне нуле, многи материјали у великој мери мењају своја својства.

Пример овога налази се у чињеници да се на овим температурама субатомске честице кондензују у један велики атом који се зове Босе-Ајнштајнов кондензат. Такође, нека посебно интересантна својства због њихове практичне примене могу се наћи у суперфлуидност или суперпроводљивост коју поједини елементи могу достићи у овим условима термички.

Библиографске референце:

• Браун, С. ет ал. (2013). Атоми на негативној апсолутној температури - најтоплији системи на свету. Наука, 4. Друштво Макс Планк.
• Мерали, З. (2013). „Квантни гас иде испод апсолутне нуле“. Природа. дои: 10.1038/натуре.2013.12146.