Абсолютный ноль или ноль Кельвина - это минимально возможная температура, которую можно достичь во вселенной. В абсолютном нуле объем газа приближается к нулю. Температура - это мера средней температуры вещества. Вещество при любой температуре (кроме абсолютного нуля) состоит из молекул, которые находятся в движении. Чем выше температура, тем больше движение. По мере снижения температуры степень вибрации молекул или атомов уменьшается.
Энтропия - это мера случайности или беспорядка в системе. И энтропия, и тепло тесно связаны. Когда вы нагреваете жидкую воду, она превращается в водяной пар, который является газом. В газе частицы могут двигаться более свободно по сравнению с жидкостью. Следовательно, энтропия газов намного больше энтропии жидкостей.
Третий закон термодинамики гласит, что энтропия идеального кристалла становится равной нулю при абсолютной нулевой температуре . Означает ли это, что молекулярное движение полностью прекращается или останавливается при нулевом Кельвине? Ну нет. Квантовая физика не позволяет этому случиться.
Согласно принципу неопределенности, невозможно точно определить положение и импульс частицы с полной точностью. Таким образом, частицы должны двигаться даже при самой низкой температуре. Следовательно, частицы все еще обладают некоторой энергией в абсолютном нуле.
Вблизи абсолютной нулевой температуры молекулы начинают вести себя странно и проявляют различные экзотические состояния вещества. Некоторыми примерами являются бозе-эйнштейновский конденсат (БЭК), фермионный конденсат и т.д. Когда газ бозонов (фотоны, глюоны и т.д.) Охлаждается до чрезвычайно низких температур, он образует БЭК. В таких условиях большое количество бозонов занимают минимально возможное квантовое состояние и действуют как единая частица. Следовательно, квантовые законы становятся действительными в макроскопическом масштабе.
Фермионный конденсат похож на BEC, но он содержит фермионы (электроны, протоны и т. Д.), Охлажденные до почти абсолютных нулевых температур вместо бозонов. Следовательно, кажется, что молекулы прекращают свое индивидуальное хаотическое движение и начинают вести себя как коллективное тело, близкое к абсолютному нулю.
Достижение абсолютного нуля практически невозможно. Законы термодинамики не позволят этому произойти, потому что температура охлаждаемого вещества асимптотически приближается к температуре охлаждающего агента. Но эксперименты были успешными при достижении температур, очень близких к 0 К, благодаря использованию криокулеров, лазерного охлаждения и т. Д.
Температуры до 0,0000005 К были достигнуты в лабораториях на Земле! За пределами лабораторий самая низкая наблюдаемая температура во Вселенной составляет 1 К (туманность Бумеранг).
Достижение абсолютного нуля невозможно, но законы физики все еще помогают нам представить, что произойдет в таких экстремальных условиях. Надеюсь, вам было весело читать эту статью. жду Ваших комментариев.