Absoluutne null on punkt, kus enam mitte kuumus saab süsteemist eemaldada vastavalt absoluutne või termodünaamiline temperatuuriskaala. See vastab nullile Kelvinvõi miinus 273,15 ° C. See on Rankine'i skaalal null ja miinus 459,67 F.
Klassikalise kineetilise teooria kohaselt on absoluutne null üksikute molekulide liikumise puudumine. Eksperimentaalsed tõendid näitavad, et see pole nii: Pigem näitab see, et absoluutse nullosakeste vibratsiooniliikumine on minimaalne. Teisisõnu, kuigi soojust ei tohi süsteemist absoluutse nulli korral eemaldada, ei tähenda absoluutne null madalaimat võimalikku entalpia olekut.
Kvantmehaanikas esindab absoluutne null tahkise madalaimat sisemist energiat selle põhiseisundis.
Absoluutne null ja temperatuur
Temperatuur tähistab seda, kui kuum või külm objekt on. Objekti temperatuur sõltub selle aatomite ja molekulide võnkekiirusest. Ehkki absoluutne null tähistab võnkumisi nende aeglasemal kiirusel, ei peatu nende liikumine kunagi täielikult.
Kas on võimalik saavutada absoluutne null
Siiani pole võimalik saavutada absoluutset nulli - ehkki teadlased on sellele lähenenud. Riiklik standardite ja tehnoloogia instituut (NIST) saavutas 1994. aastal rekordilise külma temperatuuri 700 nK (miljardit kelvinit). Massachusettsi tehnoloogiainstituudi teadlased püstitasid 2003. aastal uue rekordi - 0,45 nK.
Negatiivsed temperatuurid
Füüsikud on näidanud, et Kelvini (või Rankine'i) temperatuur võib olla negatiivne. Kuid see ei tähenda, et osakesed oleksid absoluutsest nullist külmemad; pigem on see märk sellest, et energia on vähenenud.
Seda seetõttu, et temperatuur on a termodünaamiline energia ja entroopiaga seotud kogus. Kui süsteem läheneb maksimaalsele energiale, hakkab selle energia vähenema. See toimub ainult erilistel asjaoludel, nagu kvaasitasakaaluseisundites, kus spinni pole tasakaal elektromagnetilise väljaga. Kuid selline tegevus võib põhjustada negatiivse temperatuuri, isegi kui energiat on lisatud.
Kummalisel kombel võib negatiivse temperatuuriga süsteemi pidada kuumemaks kui positiivse temperatuuri korral. Seda seetõttu, et soojust määratletakse vastavalt selle voolavusele. Tavaliselt voolab positiivse temperatuuriga maailmas soojus soojemast kohast, näiteks kuumast pliidist, jahedamasse kohta, näiteks ruumi. Soojus voolab negatiivsest süsteemist positiivsesse süsteemi.
3. jaanuaril 2013 moodustasid teadlased kvantgaasi, mis koosnes kaalium aatomid, mille liikumisvabaduse kraadi temperatuur oli negatiivne. Enne seda, 2011. aastal, demonstreerisid Wolfgang Ketterle, Patrick Medley ja nende meeskond magneesüsteemis negatiivse absoluuttemperatuuri võimalust.
Uued uuringud negatiivsete temperatuuride kohta näitavad täiendavat salapärast käitumist. Näiteks arvutas Saksamaa Kölni ülikooli teoreetiline füüsik Achim Rosch, et aatomid on negatiivse absoluuttemperatuuri korral gravitatsiooniväli võib liikuda "üles" ja mitte ainult "alla". Alam-nullgaas võib jäljendada tumedat energiat, mis sunnib universumit sissepoole kiiremini ja kiiremini laienema gravitatsiooniline tõmme.
Allikad
Merali, Zeeya. "Kvantgaas läheb absoluutsest nullist allapoole." Loodus, Märts. 2013. doi: 10.1038 / loodus.2013.12146.
Medley, Patrick jt. "Tippkeele gradientmagnetiseerimine - ülisuurte aatomite jahutamine." Füüsilise ülevaate kirjad, kd. 106, nr. 19. mai 2011. doi.org/10.1103/PhysRevLett.106.195301.