Hvad er absolut nul?

Teoretisk er absolut nul den koldeste temperatur, som er muligt overalt i universet. Det er grundlaget for Kelvin-skalaen, en af ​​de tre temperaturskalaer, der anvendes i hverdagens fysik og liv. Absolut nul svarer til 0 grader Kelvin, skrevet som 0 K, hvilket svarer til -273.15 ° Celsius (eller celsius) og -459,67 ° Fahrenheit. Kelvin-skalaen indeholder hverken negative tal eller gradersymboler.

Temperaturen er et mål for partikelbevægelsen, og i absolut nul har alle partikler i naturen minimal vibrationsassocieret bevægelse med en minimal bevægelsesniveau på kvantemekanisk niveau. Forskere er kommet tantalizingly tæt på at nå absolut nul i laboratorieforhold, men har aldrig opnået det.

De tre temperaturskalaer og absolut nul

Smeltepunktet (eller frysepunktet) for vand og kogepunktet af vand er defineret som 0 og 100 på Celsius skalaen, også kendt som centigrade skalaen. Fahrenheit-skalaen blev ikke bestemt med sådanne naturlige bekvemmeligheder i tankerne, og smelte- og kogepunkterne for vand svarer til henholdsvis 32 ° F og 212 ° F.

Celsius- og Kelvin-skalaerne har samme måleenhed; det vil sige hver stigning i Kelvin-temperaturen svarer til en 1-graders stigning i Celsius-temperaturen, selvom de opvejes af 273,15 grader.

For at konvertere mellem Fahrenheit og Celsius skal du bruge F = ( 1.8) C + 32
.

Fysiske implikationer af absolut nul

Muligheden for at nå absolut nul i videnskabelige eksperimenter er begrænset af, at jo nærmere absolutte nul en videnskabsmand får , jo vanskeligere er det at fjerne resterende varme fra systemet - intervenerer på de få tilbageværende atomkollisioner er det næsten umuligt. I 1994 opnåede National Institute of Standards and Technology i Boulder, Colorado en rekord lav temperatur på 700 nK eller 700 milliarder af en grad, og i 2003 sænkede forskere ved Massachusetts Institute of Technology dette til 450 pK eller 0,45 nK .

Under normale dagligdagsbegrænsninger er mange fysiske og kemiske reaktioner langsomt mærkbart. Tænk på at starte din bil på en kold vintermorgen sammenlignet med samme opgave på en kølig høstdag, eller om hvor meget hurtigere reaktionerne i din egen krop bliver, når du opvarmer dig ved at træne.

Bemærkelsesværdige eksperimenter

Den europæiske rymdorganisations planck observatorium, der blev lanceret i rummet i 2009, omfattede instrumenter, der blev frosset til 0,1 Kelvin, en tilpasning, der var nødvendig for at forhindre mikrobølgestråling fra at forstyrre satellitbaseret kameraets vision. Dette blev opnået efter lancering i fire trin, hvoraf nogle involverede cirkulerende præparater af hydrogen og helium.

I 2013 var en unik tilgang til sænkning af temperatur tilladt forskere ved Ludwig-Maximilian University of Munich i Tyskland for at tvinge lille antal atomer i et arrangement, der syntes at ikke kun nå absolut nul, men gå under det. De brugte magneter og lasere til at flytte en klynge på 100.000 kaliumatomer til en tilstand med en negativ temperatur på absolut skala.