Что такое абсолютный ноль температуры

Абсолютная температурная шкала. Абсолютный нуль

Выбор в качестве основных точек температурной шкалы точек таяния льда и кипения воды совершенно произволен. Полученная таким образом температурная шкала оказалась неудобной для теоретических исследований.

Опираясь на законы термодинамики, Кельвину удалось построить так называемую абсолютную температурную шкалу (ее в настоящее время называют термодинамической шкалой температур или шкалой Кельвина), совершенно не зависящую ни от природы термометрического тела, ни от избранного термометрического параметра. Однако принцип построения такой шкалы выходит за пределы школьной программы. Мы рассмотрим этот вопрос, используя другие соображения.

Из формулы (2) вытекают два возможных способа установления температурной шкалы: использование изменения давления определенного количества газа при постоянном объеме или изменение объема при постоянном давлении. Такую шкалу называют идеальной газовой шкалой температуры.

Температура, определяемая равенством (2), называется абсолютной температурой. Абсолютная температура Τ не может быть отрицательной, так как слева в равенстве (2) стоят заведомо положительные величины (точнее, она не может быть разных знаков, она может быть либо положительной, либо отрицательной. Это зависит от выбора знака постоянной k. Так как условились температуру тройной точки считать положительной, то абсолютная температура может быть только положительной). Следовательно, наименьшее возможное значение температуры Т = 0 есть температура, когда давление или объем равны нулю.

Предельная температура, при которой давление идеального газа обращается в нуль при фиксированном объеме или объем идеального газа стремится к нулю (т.е. газ как бы должен сжаться в «точку») при неизменном давлении, называется абсолютным нулем. Это самая низкая температура в природе.

Из равенства (3), учитывая, что \(~\mathcal h W_K \mathcal i = \frac{m_0 \mathcal h \upsilon^2 \mathcal i}{2}\) , вытекает физический смысл абсолютного нуля: абсолютный нуль — температура, при которой должно прекратиться тепловое поступательное движение молекул. Абсолютный нуль недостижим.

В Международной системе единиц (СИ) используют абсолютную термодинамическую шкалу температур. За нулевую температуру по этой шкале принят абсолютный нуль. В качестве второй опорной точки принята температура, при которой находятся в динамическом равновесии вода, лед и насыщенный пар, так называемая тройная точка (по шкале Цельсия температура тройной точки равна 0,01 °С). Каждая единица абсолютной температуры, называемая Кельвином (обозначается 1 К), равна градусу Цельсия.

Погружая колбу газового термометра в тающий лед, а затем в кипящую воду при нормальном атмосферном давлении, обнаружили, что давление газа во втором случае в 1,3661 раза больше, чем в первом. Учитывая это и пользуясь формулой (2), можно определить, что температура таяния льда T = 273,15 К.

Действительно, запишем уравнение (2) для температуры T таяния льда и температуры кипения воды (T + 100):

\(~\frac{p_1V}{N} = kT_0 ;\)
\(~\frac{p_2V}{N} = k(T_0 + 100) .\)

Разделим второе уравнение на первое, получим:

\(~\frac{p_2}{p_1} = \frac{T_0 + 100}{T_0} .\)

Отсюда

\(~T_0 = \frac{100}{\frac{p_2}{p_1} — 1} = \frac{100}{1,3661 — 1} = 273,15 K.\)

На рисунке 2 схематически показаны шкала Цельсия и термодинамическая шкала.


Рис. 2

Так как 1 К = 1 °С, то любое значение температуры Τ будет на 273,15 градуса выше соответствующей температуры t по Цельсию: Т = t + 273,15. Но изменение абсолютной температуры ΔΤ равно изменению температуры Δt по шкале Цельсия: Δt = ΔΤ.

Измерения по Фаренгейту

Конвертацию значений из Фаренгейта в градусы Цельсия можно осуществить по несложным правилам, учитывая тот факт, что точка замерзания по Цельсию на 32 единицы ниже, чем по Фаренгейту.

Пример:

  • 1°F = (1–32) * 0,55555 = — 17 °C;
  • 10°F = (10–32) * 0,55555 = — 12 °C;
  • 32°F = (32–32) * 0,55555 = 0 °C;
  • 50°F = (50–32) * 0,55555 = +10 °C;
  • и т. д.

Однако, при обратной конвертации из Цельсия в Фаренгейты, расчёты по приведённой системе будут неточными, поэтому лучше прибегнуть к разработанной Фаренгейтом таблице. А также можно воспользоваться онлайн-калькулятором, размещённым на любом тематическом сайте. Показатели принятой таблицы перевода величин и расчётные данные по онлайн-калькулятору выглядят так:

  • 0С = 32 F;
  • 1С = 33,8F;
  • 10С = 50F;
  • 100С = 212F.

Экстремальные условия космоса

Итак, по словам ученых, в открытом космосе температура равна -273,15 градусам Цельсия. Но это совершенно не значит, что все попадающие в космос объекты мгновенно обретают ту же температуру. Как и на поверхности нашей планеты, космические корабли, спутники и другие объекты могут нагреваться и охлаждаться, причем до экстремальных уровней. Но передача тепла в космосе возможна только одним способом.

Вообще, существует три способа передачи тепла:

  • проводимость, которую можно наблюдать при нагревании металлического стержня — если нагреть один конец, со временем горячей станет и противоположная часть;
  • конвекция, которую можно наблюдать, когда теплый воздух перемещается из одной комнаты в другую;
  • излучение, когда испускаемые космическими объектами элементарные частицы вроде фотонов (частиц света), электронов и протонов объединяются, образуя движущиеся частицы.

Как вы уже догадались, в космосе объекты нагреваются под воздействием активности элементарных частиц — ведь мы уже выяснили, что температура является результатом движений молекул? Фотоны и другие элементарные частицы могут излучаться Солнцем и другими космическими объектами.

Насколько сильно и быстро будут нагреваться или охлаждаться попавшие в космос объекты, напрямую зависит от их местоположения относительно звезд и планет, размеров, формы и так далее. Например, летящий в космосе космический корабль будет буквально раскален со стороны Солнца, а его теневая сторона будет очень холодной. Чем дальше корабль находится от небесного светила — тем сильнее будет разница в степени нагрева.

При строительстве космических кораблей важно учитывать экстремальные изменения температур

Международная космическая станция постоянно находится под воздействием солнечного света. Сторона, которая обращена к Солнцу, нагревается до 260 градусов Цельсия. Теневая сторона, в свою очередь, охлаждена до 100 градусов Цельсия. Экипажу космической станции иногда приходится выходить на поверхность конструкции и подвергаться резким сменам температур. Поэтому их костюмы оснащены системой нагрева и охлаждения, благодаря которой исследователи космоса чувствуют себя относительно комфортно.

Чем дальше от Солнца расположены космические объекты, тем они холоднее. Например, температура на Плутоне, которая расположена очень далеко, равняется -240 градусам Цельсия. А самое холодное место во Вселенной расположено в туманности Бумеранг — температурный режим в этом регионе равен -272 градусам Цельсия.

В общем если вы когда-нибудь фантастическим образом окажетесь в открытом космосе, вам понадобится костюм, внутри которого температура будет регулироваться автоматически. Но резкие изменения температуры — не единственная проблема, которая будет вас поджидать. В космическом пространстве человеческое тело терпит много изменений, о которых можно почитать в этом материале.

Отрицательные температуры

Физики утверждают, что бывают даже отрицательные температуры по Кельвину (или Ранкину). Однако это не означает, что частицы становятся холоднее абсолютного нуля. Скорее это показатель того, что просто уменьшилась их энергия.

Это происходит по той причине, что температура является термодинамической величиной. Она связывает между собой энергию и энтропию. Когда система приближается к своей минимальной энергии, ее энтропия начинает увеличиваться. Это происходит только при особых обстоятельствах. Например, в квазиравновесных состояниях. Однако такая активность может привести к возникновению отрицательной температуры. Даже если энергия системы начнет увеличиваться.

Это может показаться странным, но система с отрицательной температурой может быть более горячей, чем система с положительной температурой. Так происходит потому, что распределение тепловой энергии может иметь разное направление. Обычно, в мире с положительной температурой, тепло течет из более горячего места, такого как нагретая печь, в более прохладное место, такое как комната. В системе с отрицательными температурами все будет происходить наоборот.

3 января 2013 года ученые сумели получить квантовый газ, состоящий из атомов калия, который имел отрицательную температуру. Еще ранее, в 2011 году, Вольфганг Кеттерле, Патрик Медли и их команда продемонстрировали возможность получения отрицательной абсолютной температуры в магнитной системе.

Измерения по Цельсию

Система измерения температурного градуса по Цельсию взяла своё название по имени Андерса Цельсия, шведского физика, разработавшего в 1742 году шкалу измерения температур. Учёный предположил, что такие физические процессы, как закипание воды, или таяние льда, напрямую зависят от давления в окружающей атмосфере. Это затрудняло исследования по определению точных показаний.

Шкала по Цельсию имела диапазон от 0 до 100 градусов со знаком «+», который продолжается вниз или вверх до бесконечности. Это являлось проблемой для точного измерения величин, поскольку известно, что ниже +4 °C вода имеет свойство расширяться и при дальнейшем понижении температуры даёт неправильные показания градусных значений.


Пересмотрена и модернизирована шкала температур по Цельсию была лишь после одобрения научным миром разработок физика Уильяма Томсона (Кельвина). Именно тогда была представлена постоянная температурная величина и принято определение, что 1 градус Цельсия равен 274,15 Кельвинам.

Есть ли максимальная температура?

Разговор о самой прохладной температуре кажется относительно простым. Самой низкой температурой является абсолютный ноль. Как вы знаете, движение вызывает трение, которое образует нагрев. Как таковым абсолютным нолем считается состояние, когда все движение останавливается. Эта минимальная температура составляет -273,16 градусов по Цельсию. Человечество подошло к этой невероятно низкой температуре довольно близко. Так, совсем недавно ученые из Массачусетского технологического института (MIT) охладили молекулы до 500 нанокельвинов – это всего лишь на волосок выше абсолютного нуля и более чем в миллион раз холоднее межзвездного пространства.

Но как насчет самой высокой температуры? Есть ли абсолютная жара?

Прежде чем ответить на этот вопрос, давайте посмотрим, какие высокие температуры есть в нашем мире и во Вселенной. 

Когда останавливаются молекулы и атомы?

В классическом рассмотрении вопроса при абсолютном нуле останавливается все, но именно в этот момент из-за угла выглядывает страшная морда квантовой механики. Одним из предсказаний квантовой механики, которое попортило кровь немалому количеству физиков, является то, что вы никогда не можете измерить точное положение или импульс частицы с совершенной определенностью. Это известно как принцип неопределенности Гейзенберга.

Если бы вы могли охладить герметичную комнату до абсолютного нуля, произошли бы странные вещи (об этом чуть позже). Давление воздуха упало бы практически до нуля, и поскольку давление воздуха обычно противостоит гравитации, воздух сколлапсирует в очень тонкий слой на полу.

Но даже в этом случае, если вы сможете измерить отдельные молекулы, вы обнаружите кое-что любопытное: они вибрируют и вращаются, совсем немного — квантовая неопределенность в работе. Чтобы поставить точки над i: если вы измерите вращение молекул углекислого газа при абсолютном нуле, вы обнаружите, что атомы кислорода облетают углерод со скоростью несколько километров в час — куда быстрее, чем вы предполагали.

Разговор заходит в тупик. Когда мы говорим о квантовом мире, движение теряет смысл. В таких масштабах все определяется неопределенностью, поэтому не то чтобы частицы были неподвижными, вы просто никогда не сможете измерить их так, словно они неподвижны.

Термины

  • Энтропия – мера того, как равномерная энергия располагается в системе.
  • Термодинамика – отрасль в науке, изучающая тепло и его соотношение с энергией и работой.

Абсолютный ноль – минимальная температура, при которой энтропия достигает наименьшего значения. То есть, это самый маленький показатель, который можно наблюдать в системе. Это универсальное понятие и выступает нулевой точкой в системе единиц температуры.

График зависимости давления от температуры для разных газов с постоянным объемом. Заметьте, что все графики экстраполируются к нулевому давлению при одной температуре

Система в абсолютном нуле все еще наделена квантово-механической нулевой энергией. Согласно принципу неопределенности, положение частичек нельзя определить с абсолютной точностью. Если частичка смещается в абсолютном нуле, то все еще обладает минимальным энергетическим запасом. Но в классической термодинамике кинетическая энергия способна быть нулевой, а тепловая исчезает.

Нулевая точка термодинамической шкалы, вроде Кельвина, приравнивается к абсолютному нулю. Международное соглашение установило, что температура абсолютного ноля достигает 0K по шкале Кельвина и -273.15°C по шкале Цельсия. Вещество при минимальных температурных показателях проявляет квантовые эффекты, вроде сверхпроводимости и сверхтекучести. Наиболее низкая температура в лабораторных условиях составляла 10-12 K, а в естественной среде – 1K (быстрое расширение газов в туманности Бумеранг).

Стремительное расширение газов приводит к минимальной наблюдаемой температуре

Абсолютный ноль температур

Абсолю́тный ноль температу́ры — это минимальный предел температуры , которую может иметь физическое тело. Абсолютный ноль служит началом отсчёта абсолютной температурной шкалы , например, шкалы Кельвина . По шкале Цельсия абсолютному нулю соответствует температура −273,15 °C.

Считается, что абсолютный ноль на практике недостижим. Его существование и положение на температурной шкале следует из экстраполяции наблюдаемых физических явлений, при этом такая экстраполяция показывает, что при абсолютном нуле энергия теплового движения молекул и атомов вещества должна быть равна нулю, то есть хаотическое движение частиц прекращается, и они образуют упорядоченную структуру, занимая чёткое положение в узлах кристаллической решётки . Однако, на самом деле, даже при абсолютном нуле температуры регулярные движения составляющих вещество частиц останутся . Оставшиеся колебания, например нулевые колебания , обусловлены квантовыми свойствами частиц и физического вакуума , их окружающего.

В настоящее время в физических лабораториях удалось получить температуру, превышающую абсолютный ноль всего на несколько миллионных долей градуса; достичь же его самого, согласно законам термодинамики, невозможно.

Основные единицы

В таблице представлены все основные единицы СИ вместе с их определениями, российскими и международными обозначениями, физическими величинами, к которым они относятся, а также с кратким обоснованием их происхождения.

Основные единицы СИ
Единица Обозначение Величина Определение Историческое происхождение, обоснование
Секунда сs Время Величина секунды устанавливается фиксацией численного значения частоты сверхтонкого расщепления основного состояния атома цезия-133 при температуре 0 К равным в точности 9 192 631 770, когда она выражена единицей СИ с−1, что эквивалентно Гц. Солнечные сутки разбиваются на 24 часа, каждый час разбивается на 60 минут, каждая минута разбивается на 60 секунд.Секунда — это 1(24 × 60 × 60) часть солнечных суток.Современное определение принято на XIII Генеральной конференции по мерам и весам (ГКМВ) в 1967 году.
Метр мm Длина Величина метра устанавливается фиксацией численного значения скорости света в вакууме равным в точности 299 792 458, когда она выражена единицей СИ м·с−1. 110 000 000 расстояния от экватора Земли до северного полюса на меридиане Парижа.Современное определение установлено XVII ГКМВ в 1983 г.
Килограмм кгkg Масса Величина килограмма устанавливается фиксацией численного значения постоянной Планка h равным в точности 6,626 070 15 × 10−34, когда она выражена в Дж⋅с. Масса одного кубического дециметра (литра) чистой воды при температуре 4 °C и стандартном атмосферном давлении на уровне моря. В течение более чем двухсот лет эталоном килограмма служили материальные образцы — Архивный килограмм, затем Международный прототип килограмма.
Ампер АA Сила электрического тока Величина ампера устанавливается фиксацией численного значения элементарного заряда e равным 1,602 176 634 × 10−19, когда он выражен в кулонах. Предыдущее определение, восходящее к изначальному: ампер есть сила не изменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную 2⋅10−7ньютонов.
Кельвин КK Термодинамическая температура Величина кельвина устанавливается фиксацией численного значения постоянной Больцмана k равным в точности 1,380 649 × 10−23, когда она выражена в Дж/К. В 1967—2019 годах определялся как 1/273,16 части тройной точки воды. Шкала Кельвина использует тот же шаг, что и шкала Цельсия, но 0 кельвинов — это температура абсолютного нуля, а не температура плавления льда. Согласно современному определению ноль шкалы Цельсия установлен таким образом, что температура тройной точки воды равна 0,01 °C. В итоге шкалы Цельсия и Кельвина сдвинуты на 273,15: T  = T  − 273,15.
Моль мольmol Количество вещества Один моль содержит ровно 6,022 140 76 × 1023 элементов. Это число — фиксированное значение постоянной Авогадро NA, выраженной в единицах моль−1, и называется числом Авогадро. Атомный вес или молекулярный вес, деленный на постоянную молярной массы, 1 г/моль. В 1971—2019 годах определялся как количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 12 г.
Кандела кдcd Сила света Величина канделы устанавливается фиксацией численного значения световой эффективности монохроматического излучения частотой 540·1012 Гц равным в точности 683, когда она выражена единицей СИ м−2·кг−1·с3·кд·ср или кд·ср·Вт−1, что эквивалентно лм·Вт−1. Сила света (англ. Candlepower, устар. Британская единица силы света), испускаемая горящей свечой.Современное определение установлено XVI ГКМВ в 1979 г.

Наименования и обозначения основных единиц, так же как и всех других единиц СИ, пишутся маленькими буквами (например, метр и его обозначение м). У этого правила есть исключение: обозначения единиц, названных фамилиями учёных, пишутся с заглавной буквы (например, ампер обозначается символом А).

Шаги

Метод 1 из 3: Перевод градусов Цельсия в Кельвина

  1. 1

    Запишите температуру в градусах Цельсия. Перевод в Кельвины абсолютно прост: все, что вам нужно – это сделать простые добавления. Посмотрите на следующие 3 примера, которые будут использованы в дальнейшем:

    • 30℃
    • 0℃
    • 100℃ X Источник информации

  2. 2

    Добавьте 273.15 к температуре Цельсия. Например, 30 плюс 273.15 равно 303.15. Это все, что вам нужно сделать, чтобы осуществить перевод. Просто добавьте 273.15, и все готово.

    • 30+273.15=303.15{\displaystyle 30+273.15=303.15}
    • +273.15=273.15{\displaystyle 0+273.15=273.15}
    • 100+273.15=373.15{\displaystyle 100+273.15=373.15} X Источник информации

  3. 3

    Замените ℃ простым K. Не используйте значок градусов, это будет неправильно. Как только вы произвели расчеты, просто добавьте K, и дело сделано.

    • 30+273.15={\displaystyle 30+273.15=}303.15K{\displaystyle 303.15K}
    • +273.15={\displaystyle 0+273.15=}273.15K{\displaystyle 273.15K}
    • 100+273.15={\displaystyle 100+273.15=}373.15K{\displaystyle 373.15K} X Источник информации

Метод 2 из 3: Понимание шкалы Кельвина

  1. 1

    Никогда не используйте «градусы», когда речь идет шкале Кельвина. Чтобы правильно произнести «292 К», просто скажите: «двести девяносто два по Кельвину». В шкале Кельвина применяется «абсолютная температура», и градусы не используются. X Источник информации


    Каждая ступень просто называется «Кельвин». Не говорится, что стало на 2 градуса теплее. Правильно: на 2 Кельвина теплее.

  2. 2

    Вы должны знать, что 0 по Кельвину – это теоретическая точка, при которой газы не имеют объема. Абсолютный ноль, или 0 K, — это точка, при которой молекулы теоретически перестают двигаться. Это состояние «идеального» холода. И хотя нельзя достичь точки абсолютного нуля, ученые приблизились к этому довольно близко. Смысл шкалы Кельвина в том, что подсчеты вести легче, если начинать с абсолютного нуля. X Источник информации

  3. 3

    Используйте шкалу Кельвина при научных исследованиях.

    Кельвин также используется для измерения цветовой температуры. Так 3000K, 6000K и подобное установлено на фотокамерах, профессиональных осветительных приборах и в лампочках. X Источник информации

    В шкале Кельвина нет отрицательных цифр, так как 0 K – это самая низкая температура, возможная во Вселенной. С математической точки зрения так работать гораздо проще. Так вам будет легче сравнивать температуры, находить разность или усредненные значения, а также устанавливать взаимоотношения, когда вам нужно работать с положительными или отрицательными температурами.

  4. 4

    Изучите технические определения шкалы Кельвина для классов с углубленным изучением предметов. Под Кельвином понимается 1273.15{\displaystyle {\frac {1}{273.15}}} термодинамической температуры тройной точки воды. Соответственно число 273.15 часто используется для перевода температуры в Кельвины. Не волнуйтесь, если вам кажется, что это объяснение не имеет смысла. Оно рассчитана на химиков и физиков с высоким уровнем знаний. X Источник информации

Метод 3 из 3: Перевод градусов Фаренгейта в Кельвины (по желанию)

  1. 1

    Прежде, чем переводить в Кельвины, конвертируйте Фаренгейты в градусы по Цельсию. Вы не сможете прямо перейти от Фаренгейтов к Кельвинам без изначальной конвертации в градусы Цельсия. Перевод из градусов Цельсия в Кельвины гораздо проще, чем из Фаренгейтов в градусы Цельсия. Почти наверняка для этого вам понадобится калькулятор. X Источник информации www.ajdesigner.com/phptemperature/temperature_equation_convert_c_k.php

    86℉

  2. 2

    Отнимите 32 от вашего значения по Фаренгейту. Например, 86 минус 32 равно 54. Интересное отступление: мы отнимаем 32 потому, что точка замерзания при градусах Цельсия именно на 32 меньше, чем по Фаренгейту. X Источник информации www.ajdesigner.com/phptemperature/temperature_equation_convert_c_k.php

    • 86−32=54{\displaystyle 86-32=54}
    • Умножьте только что полученное число на 59{\displaystyle {\frac {5}{9}}} или 0.5555. Например, 54 раза по 0.5555 будет 30. В некоторых формулах вам также могут советовать разделить на 1.8, что в результате равнозначно тому, если бы вы умножили на 0.5555. Таким образом, вы закончите перевод в градусы Цельсия.
    • 54∗.5555=30{\displaystyle 54*.5555=30}
    • 54∗59=30{\displaystyle 54*{\frac {5}{9}}=30}
  3. 3

    Добавьте 273.15, чтобы закончить перевод в Кельвины. Как только вы вычли 32 и умножили на 59{\displaystyle {\frac {5}{9}}}

    30+273.15={\displaystyle 30+273.15=}303.15K{\displaystyle 303.15K}

    , вы получили градусы Цельсия. Теперь добавьте 273.15, чтобы получить Кельвины, и дело сделано.

  • Калькулятор
  • Ручка
  • Листок
  • Температура в градусах Цельсия или по Фаренгейту

Какое значение абсолютного нуля температур и почему его нельзя достичь

На генеральной конференции по мерам и весам была установлена впервые реперная или точка отсчета для измерительных приборов, определяющих показатели температуры.

В настоящее время в Международной системе единиц реперная точка для шкалы Цельсия составляет 0°C при замерзании и 100°C в процессе кипения, значение абсолютного нуля температур приравнивается к −273,15°C.

Используя температурные значения по шкале Кельвина по той же Международный системе измерения единиц, кипение воды будет происходить при реперном значении 99,975°C, абсолютный нуль приравнивается к 0. По Фаренгейту на шкале соответствует показателю -459,67 градусов.


Но, если эти данные получены, почему тогда нельзя на практике достичь абсолютного нуля температур. Для сравнения можно взять известную всем скорость света, которая равна постоянному физическому значению 1 079 252 848,8 км/ч.

Однако эту величину достичь не удается на практике. Она зависит и от длины волны передачи, и от условий, и от необходимого поглощения большого количества энергии частицами. Чтобы получить значение абсолютного нуля температур, необходима большая отдача энергии и отсутствие ее источников для предотвращения попадания ее в атомы и молекулы.

Но даже в условиях полного вакуума ни скорости света, ни абсолютного нуля температур ученым получить так и не удалось.

Почему можно достичь приблизительного нуля температур, но нельзя абсолютного

Что же будет происходить, когда наука сможет вплотную приблизиться к достижению предельно низкого показателя температуры абсолютного нуля, пока остается только в теории термодинамики и квантовой физики. В чем причина, почему нельзя достичь абсолютного нуля температур на практике.

Все известные попытки охладить вещество до самой низкой предельной границы за счет максимальной потери энергии приводили к тому, что значение теплоемкости вещества так же достигало минимального значения. Отдавать оставшуюся часть энергии молекулы уже были просто не в состоянии. В результате процесс охлаждения прекращался, так и не достигнув абсолютного нуля.

При изучении поведения металлов в условиях, приближенных к значению абсолютного нуля температур, ученые установили, что максимальное понижение температуры должно спровоцировать потерю сопротивления.

Но прекращение движения атомов и молекул привело только к образованию кристаллической решетки, через которую проходящие электроны передавали часть своей энергии неподвижным атомам. Достичь абсолютного нуля опять не удалось.

В 2003 году до температуры абсолютного нуля не хватило всего лишь половины миллиардной доли 1°C. Исследователи «NASA» использовали для проведения опытов молекулу Na, которая все время находилась в магнитном поле и отдавала свою энергию.

Ближе всех стало достижение ученых Йельского университета, которое в 2014 году добилась показателя в 0,0025 Кельвинов. Полученное соединение монофторид стронция (SrF) существовало всего лишь 2,5 секунды. И в итоге все равно распалось на атомы.

Как перевести значения

Теперь, зная выведенные постоянные величины, переводить Кельвины в Цельсии и наоборот достаточно просто. Для этого нужно всего лишь к показанию градусов Цельсия добавить постоянную Кельвина.

Пример 1:

  • температура замерзания воды 0 оС;
  • по шкале Томпсона (Кельвина) 0 оС – это 273,16 К;
  • температура замерзания воды в «кельвинах» будет 273,16 К.

Пример 2:

  • температура кипения воды равна 100 градусов по Цельсию (t =100 оС);
  • 100 + 273,16 = 373,16;
  • температура кипения воды в «кельвинах» равна 373,16 К.

Пример 3:

Нужно перевести 100 К в оС.

Если необходимо выполнить перевод «кельвинов» в градусы Цельсия, то надо из величины, взятой по шкале Томпсона (Кельвина), вычесть величину абсолютного нуля, равную 273,16.

  • 100–273,16 = -173,16.
  • 100 К = -173,16оС.

Абсолютный нуль по Кельвину в переводе на шкалу Цельсия равен:

0 К = -273,16 оС.


С этим читают