Absolutní nula
Absolutní nula je teplota, při které mají částice hmoty (molekuly a atomy) nejnižší energii. Někteří lidé si myslí, že při absolutní nule částice ztrácejí veškerou energii a přestávají se pohybovat. To však není správné. V kvantové fyzice existuje něco, čemu se říká energie nulového bodu, což znamená, že i poté, co byla částicím odebrána veškerá energie, mají částice stále nějakou energii. To je dáno Heisenbergovým principem neurčitosti, který říká, že čím více je známo o poloze částice, tím méně lze vědět o její hybnosti, a naopak. Částici proto nelze zcela zastavit, protože pak by byla známa její přesná poloha a hybnost.
Někteří lidé vytvořili teploty velmi blízké absolutní nule: rekordní teplota byla 100 pK (sto pikokelvinů, rovná se 10-10 kelvinů) nad absolutní nulou. I přiblížení se k absolutní nule je obtížné, protože cokoli, co by se dotklo ochlazovaného objektu blízkého absolutní nule, by odevzdávalo teplo. Vědci při ochlazování objektů na velmi nízké teploty používají lasery, které zpomalují atomy.
Kelvinova a Rankinova teplotní stupnice jsou definovány tak, že absolutní nula je 0 kelvinů (K) nebo 0 Rankinových stupňů (°R). Celsiova a Fahrenheitova stupnice jsou definovány tak, že absolutní nula je -273,15 °C nebo -459,67 °F.
V této fázi je tlak částic nulový. Pokud k němu nakreslíme graf, vidíme, že teplota částic je nulová. Teplota již nemůže dále klesat. Částice se také nemohou pohybovat "opačným směrem", protože vzhledem k tomu, že pohyb částic je vibrace, vibrace opačným směrem by nebyla ničím jiným než opětovnou prostou vibrací. Čím více se teplota objektu blíží absolutní nule, tím menší odpor klade materiál elektřině, proto bude vést elektřinu téměř dokonale, bez měřitelného odporu.
Třetítermodynamický zákon říká, že nic nemůže mít teplotu absolutní nuly.
Druhý termodynamický zákon říká, že všechny motory poháněné teplem (např. motory automobilů a parních vlaků) musí uvolňovat odpadní teplo a nemohou být 100% účinné. Je to proto, že účinnost (procento energie, kterou motor spotřebuje a která je skutečně využita k práci motoru) je 100 % × (1-Vnější/Vnitřní), což je 100 % pouze v případě, že vnější teplota je absolutní nula, což nemůže být. Motor tedy nemůže mít 100% účinnost, ale můžete jeho účinnost přiblížit 100% tím, že vnitřní teplotu zvýšíte a/nebo vnější teplotu snížíte.
Nula kelvinů (-273,15 °C) je definována jako absolutní nula.
Související stránky
- Absolutní teplota
- Absolutní horko
Otázky a odpovědi
Otázka: Co je to absolutní nula?
Odpověď: Absolutní nula je teplota, při které mají částice hmoty (molekuly a atomy) nejnižší energii.
Otázka: Znamená absolutní nula, že částice ztratí veškerou energii a přestanou se pohybovat?
Odpověď: Ne, v kvantové fyzice existuje něco, čemu se říká energie nulového bodu, což znamená, že i poté, co byla částicím odebrána veškerá energie, mají částice díky Heisenbergovu principu neurčitosti stále určitou energii.
Otázka: Jaká je rekordní teplota dosažená v blízkosti absolutní nuly?
Odpověď: Rekordní teplota byla 100 pK (sto pikokelvinů, rovná se 10-10 kelvinů) nad absolutní nulou.
Otázka: Jak vědci ochlazují objekty na velmi nízké teploty?
Odpověď: Při ochlazování objektů na velmi nízké teploty vědci používají lasery, které zpomalují atomy.
Otázka: Jak jsou definovány Celsiova a Fahrenheitova stupnice vzhledem k absolutní nule?
Odpověď: Celsiova a Fahrenheitova stupnice jsou definovány tak, že absolutní nula je -273,15 °C nebo -459,67 °F.
Otázka: Co říká třetí termodynamický zákon o absolutní nule?
Odpověď: Třetí termodynamický zákon říká, že nic nemůže mít teplotu absolutní nuly.
Otázka: Jak lze zvýšit účinnost motoru blíže ke 100 %?
Odpověď: Podle druhého termodynamického zákona lze účinnost motoru zvýšit blíže ke 100 % tím, že se vnitřní teplota motoru zvýší a/nebo vnější teplota sníží.
