Abszolút nulla fok
Az abszolút nulla az a hőmérséklet, amelyen az anyag részecskéi (molekulák és atomok) a legalacsonyabb energiapontjukon vannak. Egyesek úgy gondolják, hogy az abszolút nullponton a részecskék elveszítik minden energiájukat és megállnak. Ez nem igaz. A kvantumfizikában létezik az úgynevezett nullponti energia, ami azt jelenti, hogy a részecskéknek még azután is van energiájuk, hogy a részecskékből minden energia kivonásra került. Ez a Heisenberg-féle bizonytalansági elvnek köszönhető, amely szerint minél többet tudunk egy részecske helyzetéről, annál kevesebbet tudunk a lendületéről, és fordítva. Ezért egy részecskét nem lehet teljesen megállítani, mert akkor a pontos helyzete és impulzusa ismert lenne.
Néhányan az abszolút nulla fokhoz nagyon közeli hőmérsékletet hoztak létre: a rekordhőmérséklet 100 pK (száz pikokelvin, ami 10-10 kelvinnek felel meg) volt az abszolút nulla fok felett. Még az abszolút nulla közelébe is nehéz eljutni, mert bármi, ami az abszolút nulla közelében lévő, lehűtött tárgyhoz ér, hőt adna a tárgyaknak. A tudósok lézerrel lassítják le az atomokat, amikor nagyon alacsony hőmérsékletre hűtik a tárgyakat.
A kelvini és rankine-i hőmérsékleti skála úgy van meghatározva, hogy az abszolút nulla 0 kelvin (K) vagy 0 rankine-i fok (°R). A Celsius- és Fahrenheit-skála úgy van meghatározva, hogy az abszolút nulla -273,15 °C vagy -459,67 °F.
Ebben a szakaszban a részecskék nyomása nulla. Ha grafikont rajzolunk hozzá, láthatjuk, hogy a részecskék hőmérséklete nulla. A hőmérséklet nem tud tovább csökkenni. A részecskék "visszafelé" sem tudnak mozogni, mert mivel a részecskék mozgása rezgés, a visszafelé történő rezgés nem lenne más, mint egyszerűen újra rezgés. Minél közelebb kerül egy tárgy hőmérséklete az abszolút nullához, annál kisebb az anyag ellenállása az elektromossággal szemben, ezért szinte tökéletesen vezeti az elektromosságot, mérhető ellenállás nélkül.
A termodinamikaharmadiktörvénye szerint semmi sem lehet abszolút nulla hőmérsékletű.
A termodinamika második törvénye kimondja, hogy minden hővel működő motornak (mint például az autómotorok és a gőzmozdonyok) hulladékhőt kell leadnia, és nem lehet 100%-os hatékonyságú. Ennek az az oka, hogy a hatásfok (a motor által felhasznált energia százalékos aránya, amelyet ténylegesen a motor feladatának ellátására használ fel) 100%×(1-Külső/Belső), ami csak akkor 100%, ha a külső hőmérséklet abszolút nulla, ami nem lehet. Tehát egy motor nem lehet 100%-os hatékonyságú, de a belső hőmérséklet melegebbé és/vagy a külső hőmérséklet hidegebbé tételével a hatékonyságát közelebb lehet hozni a 100%-hoz.
A nulla kelvin (-273,15 °C) az abszolút nulla.
Kapcsolódó oldalak
- Abszolút hőmérséklet
- Abszolút forró
Kérdések és válaszok
K: Mi az abszolút nulla?
V: Az abszolút nulla az a hőmérséklet, amelyen az anyag részecskéi (molekulák és atomok) a legalacsonyabb energiapontjukon vannak.
K: Az abszolút nulla azt jelenti, hogy a részecskék elveszítik minden energiájukat és megállnak?
V: Nem, a kvantumfizikában létezik az úgynevezett nullponti energia, ami azt jelenti, hogy a részecskéknek a Heisenberg-féle bizonytalansági elvnek köszönhetően még akkor is van energiájuk, ha a részecskékből az összes energia eltávozott.
K: Mekkora az abszolút nulla közelében elért hőmérsékleti rekord?
V: A rekordhőmérséklet 100 pK (száz pikokelvin, ami 10-10 kelvinnek felel meg) volt az abszolút nulla fölött.
K: Hogyan hűtik a tudósok a tárgyakat nagyon alacsony hőmérsékletre?
V: A tudósok lézerrel lassítják le az atomokat, amikor nagyon alacsony hőmérsékletre hűtik a tárgyakat.
K: Hogyan határozzák meg a Celsius- és Fahrenheit-skálákat az abszolút nullához képest?
V: A Celsius- és Fahrenheit-skálák úgy vannak meghatározva, hogy az abszolút nulla -273,15°C vagy -459,67°F.
K: Mit mond a termodinamika harmadik törvénye az abszolút nulláról?
V: A termodinamika harmadik törvénye szerint semmi sem lehet abszolút nulla hőmérsékletű.
K: Hogyan lehet egy motor hatásfokát közelebb hozni a 100%-hoz?
V: A termodinamika második törvénye szerint a motor hatásfoka a belső hőmérséklet melegebbé és/vagy a külső hőmérséklet hidegebbé tételével közelíthető a 100%-hoz.
