CO JE ABSOLUTNí NULA?

Send

Kanaďané na to nemusejí být hrdí, ale můžeme vás znovuzískat naší schopností odolávat mrazivým teplotám. Nyní žiji na západním pobřeží, takže jsem měkká a slabá, zřídka zažívám teploty pod bodem mrazu.

Ale pro některé z mých kanadských bratří mohou teploty klesnout na úroveň, kterou vaše mysl a tělo mohou stěží pochopit. Mám například přítele, který žije ve Winnipegu v Manitobě. Na loni v zimě tam teploty klesly o -31 ° C, ale s větrným mlýnem to připadalo jako -50 ° C. Téhož dne to byla na Marsu holohlavá. Na Marsu!

Ale pro vědce a vesmír může být mnohem chladnější. Ve skutečnosti je tak chladno, že používají úplně jinou teplotní stupnici - Kelvina - k měření toho, jak daleko jsou věci od nejchladnější možné teploty: Absolute Zero.

Na stupnici Celsia je Absolutní nula -273,15 stupňů. A ve Fahrenheitu je to -459,67 stupňů. V Kelvinově měřítku je to však velmi jednoduché. Absolutní nula je 0 kelvinů.

V tomto okamžiku se vědecký vysvětlující potkne v minovém poli nesprávného použití. Není to 0 stupňů kelvinů, neříkáte část stupňů, ale část kelvinů. Jen kelvin.

Je to proto, že když změříte něco z libovolného bodu, jako je směr, kterým jste se právě otočili, změnili jste kurz o 15 stupňů. Ale pokud měříte od absolutního bodu, jako je nejnižší fyzikální teplota definovaná přírodou, klesáte o stupně, protože je to absolutní. Absolutní nula.

Pravděpodobně se mi to také špatně dostalo. Tohle je těžké.

Každopádně zpátky do Absolute Zero.

Absolute Zero je nejchladnější možná teplota, kterou lze teoreticky dosáhnout. V tomto okamžiku nemůže být ze systému odebrána žádná tepelná energie, není možné provádět žádnou práci. Je to mrtvý Jim.

Ale je to úplně teoretické. Je prakticky nemožné něco ochladit na Absolutní nulu. Aby se něco ochladilo, musíte udělat práci, abyste z něj získali teplo. Čím chladnější dostanete, tím více práce musíte udělat. Abyste se dostali k Absolutnímu nule, musíte vykonat nekonečné množství práce. A to je směšné.

Jak jste se pravděpodobně naučili ve třídě fyziky nebo chemie, teplota plynu se promítá do pohybu částic v plynu. Když zchladíte plyn, částice se z něj odebírají teplo a částice se zpomalí.

Mysleli byste si tedy, že ochlazením něco na Absolutní nulu se veškerý pohyb částic v tom něčem zastaví. Ale to není pravda.

Z hlediska kvantové mechaniky nikdy nemůžete znát polohu a hybnost částic současně. Pokud se částice zastaví, znáte jejich hybnost (nula) a jejich polohu ... právě tam. Vesmír a jeho fyzikální zákony to prostě nemohou dovolit. Děkuji Heisenbergově principu nejistoty.

Proto je vždycky malý pohyb, i když se můžete dostat k Absolute Zero, což nemůžete. Ale už z toho nemůžete odebrat žádné teplo.

Fyzik Robert Boyle byl jedním z prvních, který zvažoval možnost, že existuje nejnižší možná teplota, kterou nazval primum frigidum. V roce 1702 vytvořil Guillaume Amontons teploměr, který vypočítal, že by se zdola dostal při -240 ° C.

Ale byl to Lord Kelvin, kdo vytvořil tuto absolutní stupnici v roce 1848, počínaje -273 ° C, neboli 0 kelvinů.

Tímto měřením byl Winnipeg v tomto zimním dni i se svým větrným mlýnem skromným 223 kelvinů.

Povrch Pluta se naproti tomu liší od nízkých 33 kelvinů až po vysoký 55 kelvinů. To je -240 ° C až -218 ° C.

Průměrná teplota pozadí v celém vesmíru je jen 2,7 kelvinů. Nenajdete mnoho chladných míst, pokud se nedostanete k obrovským vesmírným prostorům, které oddělují klastry galaxií.

V průběhu času bude teplota pozadí vesmíru i nadále klesat, ale nikdy nedosáhne absolutního nulového bodu. Dokonce i v letech společnosti Google, kdy se poslední supermasivní černá díra konečně vypařila a v celém vesmíru nezůstalo žádné použitelné teplo.

Ve skutečnosti astronomové nazývají tuto bezútěšnou budoucnost „tepelnou smrtí“ vesmíru. Je to tepelná smrt, jako v, smrt veškerého tepla. A štěstí.

Možná vás překvapí, že nejchladnější teplota v celém vesmíru je právě tady na Zemi. No, někdy, stejně. A za předpokladu, že mimozemšťané nemají lepší technologii než my, což pravděpodobně dělají.

V době, kdy nahrávám toto video, fyzici použili lasery k ochlazení plynu Rubidium-87 na pouhých 170 nanokelvinů, což je nepatrná část nad absolutním nulovým množstvím. Ve skutečnosti získali Nobelovu cenu za práci na objevování kondenzátů Bose-Einstein.

NASA ve skutečnosti pracuje na novém experimentu s názvem Cold Atom Lab, který pošle verzi této technologie na Mezinárodní kosmickou stanici, kde by měla být schopna ochladit materiál na 100 picokelvinů. To je zima.

Zde jsou vaše jídlo s sebou. Absolutní nula je nejchladnější možnou teplotou, než jakou lze kdy dosáhnout, což je okamžik, ve kterém nelze ze systému odebrat žádnou další tepelnou energii. Nikdy neříkej stupně Kelel, způsobíš tolik vítězství. Vesmír se zatím nemůže vyrovnat našim schopnostem generování chladu ... zatím. Vezměte ten vesmír.

Rád bych slyšel nejchladnější teplotu, jakou jste kdy zažili. Pro mě to bylo v Buffalu na návštěvě v prosinci. To není správné.