Absolut zero: istoria descoperirii și aplicația principală

Conceptul fizic de "temperatură zero absolută" este foarte important pentru știința modernă: este strâns legat de un astfel de concept de superconductivitate, descoperirea căruia a făcut un adevărat furore în a doua jumătate a secolului al XX-lea.

Pentru a înțelege ceea ce este absolut zero, ar trebui să ne întoarcem la lucrările unor astfel de fizicieni celebri precum G. Fahrenheit, A. Celsius, J. Gay-Lussac și W. Thomson. Ei au jucat un rol cheie în crearea principalelor scale de temperatură care au fost utilizate până acum.

Prima scară de temperatură propusă în 1714 de către fizicianul german G. Fahrenheit. În același timp, pentru zero absolută, adică pentru punctul cel mai de jos al acestei scale, a fost luată temperatura amestecului, care include zăpada și amoniacul. Următorul indicator important a fost temperatura corporală normală a unei persoane, care a devenit egală cu 1000. În consecință, fiecare diviziune a acestei scări a fost numită "Fahrenheit", iar scara însăși - "Scara Fahrenheit".

După 30 de ani, astronomul suedez A. Celsius și-a propus scara de temperatură, unde principalele puncte au fost temperatura de topire a gheții și punctul de fierbere apă. Această scală se numește "scară Celsius", este încă populară în majoritatea țărilor lumii, inclusiv în Rusia.

În 1802, realizându-și celebrele experimente, cercetătorul francez J. Gay-Lussac a descoperit că volumul de masă de gaz la presiune constantă depinde direct de temperatură. Dar cel mai interesant lucru a fost că atunci când temperatura a fost modificată cu 10 grade Celsius, volumul de gaz a crescut sau a scăzut cu aceeași sumă. După efectuarea calculelor necesare, Gay-Lussac a stabilit că această valoare a fost de 1/273 din volumul de gaz la o temperatură egală cu 0С.

Din această lege a urmat concluzia în așteptare: temperatura, egală cu -2730C, este cea mai scăzută temperatură, chiar dacă se apropie de ea, este imposibil să se ajungă la ea. Această temperatură a fost numită "temperatura zero absolută".

În plus, zero absolută a fost punctul de plecare pentru crearea unei scale de temperatură absolută, participarea activă la care a luat fizicianul englez W. Thomson, de asemenea cunoscut sub numele de Lordul Kelvin.

Cercetările sale principale au vizat dovezile că niciun organism din natură nu poate fi răcit sub zero absolută. În acest mod, el a folosit în mod activ al doilea legea termodinamicii, prin urmare, scara de temperatură absolută introdusă de el în 1848 a devenit cunoscută sub numele de "scară termodinamică" sau "scară Kelvin".

În următorii ani și decenii, a existat doar o rafinare numerică a conceptului de "absolut zero", care după numeroase aprobări a început să fie considerat egal cu -273.150.

De asemenea, merită remarcat faptul că zero zero joacă un rol foarte important în Sistemul SI. Lucrul este că, în 1960, la Conferința generală regulată privind greutățile și măsurile, unitatea de temperatură termodinamică - kelvin - a devenit una dintre cele șase unități de măsură de bază. Sa stipulat în mod special că un grad de Kelvin este numeric egal cu unul gradul Celsius, Se consideră, în general, că punctul de referință "în conformitate cu Kelvin" este absolut zero, adică -273,150˚.

sens fizic de baza zero absolut constă în faptul că, în conformitate cu legile de bază ale fizicii, la această temperatură energia de mișcare a particulelor elementare, cum ar fi atomi și molecule este egal cu zero, iar în acest caz, pentru a opri orice mișcare aleatorie a acestor aceleași particule. La o temperatură de zero absolut, atomi și molecule trebuie să ia o poziție clară în principalele puncte ale rețelei cristaline, formând sistem ordonat.

În momentul de față, folosind echipamente speciale, oamenii de știință au reușit să obțină o temperatură de numai câteva milioane de picături cu o fracțiune mai mare decât zero absolută. Din punct de vedere fizic, este imposibil să ajungem la aceeași valoare datorită celei de-a doua lege a termodinamicii descrisă mai sus.