Hvad er absolut nul?

Teoretisk set er absolut nul den koldeste temperatur, der er mulig overalt i universet. Det er grundlaget for Kelvin-skalaen, en af de tre temperaturskalaer, der bruges 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 inkluderer hverken negative tal eller gradsymboler.

Temperaturen i sig selv er et mål for partiklernes bevægelse, og ved absolut nul har alle partikler i naturen minimal vibrationsassocieret bevægelse med et minuscule bevægelsesniveau på det kvantemekaniske niveau. Videnskabsmænd er kommet fristende tæt på at nå absolut nul i laboratoriebetingelser, men har aldrig opnået det.
De tre temperaturskalaer og absolut nul

Vandets smelte- (eller frysepunkt) og vandets kogepunkt er defineret som 0 og 100 på Celsius-skalaen, også kendt som celsius-skalaen. Fahrenheit-skalaen blev ikke bestemt med sådanne naturlige bekvemmeligheder i tankerne, og smelte- og kogepunkterne af vand svarer til henholdsvis 32 ° F og 212 ° F.

Celsius- og Kelvin-skalaerne har den samme måleenhed; det vil sige, at enhver stigning i Kelvin-temperaturen svarer til en stigning i Celsius-temperaturen, selvom de modregnes med 273,15 grader.

For at konvertere mellem Fahrenheit og Celsius, brug F \u003d ( 1.8) C + 32
.
De fysiske implikationer af absolut nul

Muligheden for at nå absolut nul i videnskabelige eksperimenter er begrænset af det faktum, at jo tættere den absolutte nul en videnskabsmand får, jo mere vanskeligt er det at fjerne eventuel resterende varme fra systemet - at gribe ind i de få resterende atomkollisioner er praktisk talt umuligt. I 1994 opnåede National Institute of Standards and Technology i Boulder, Colorado, en rekordlav temperatur på 700 nK, eller 700 billionths af en grad, og i 2003 sænkede forskere ved Massachusetts Institute of Technology dette til 450 pK eller 0,45 nK .

Under normale, daglige temperaturbegrænsninger går mange fysiske og kemiske reaktioner markant. Tænk på at starte din bil på en kold vintermorgen sammenlignet med den samme opgave på en kølig efterårsdag, eller om hvor meget hurtigere reaktionerne i din egen krop bliver, når du varmer op ved at træne.
Bemærkelsesværdige eksperimenter

Det europæiske rumfartsagenturs Planck-observatorium, der blev lanceret i rummet i 2009, omfattede instrumenter, der blev frosset til 0,1 Kelvin, en justering, der var nødvendig for at forhindre mikrobølgestråling i at sætte bund på satellitkameraets vision. Dette blev opnået efter lancering i fire trin, hvoraf nogle involverede cirkulationspræparater af brint og helium.

I 2013 gav en unik tilgang til sænkning af temperaturen forskere ved Ludwig-Maximilian Universitet i München i Tyskland mulighed for at tvinge et lille antal atomer i et arrangement, der syntes ikke kun at nå absolut nul, men gå under det. De brugte magneter og lasere til at flytte en klynge med 100.000 kaliumatomer til en tilstand med en negativ temperatur i den absolutte skala.