Вопросы о температуре в космосе часто приводят к обсуждению фундаментального понятия — абсолютного нуля. Многие спрашивают: что это такое, почему температура не может опуститься ниже этой отметки и существует ли аналогичный верхний предел? Давайте разберёмся в этих интересных физических явлениях.
Суть абсолютного нуля
Абсолютный ноль представляет собой теоретически минимально возможную температуру, которую может иметь вещество. Она соответствует 0 Кельвинов или -273,15 градусам Цельсия. Чтобы понять, почему это нижний предел, нужно сначала разобраться в самой природе температуры.
Температура — это не просто «степень нагретости», а физическая величина, которая отражает среднюю кинетическую энергию частиц вещества. Все тела состоят из атомов и молекул, которые находятся в постоянном хаотическом движении. Чем интенсивнее это движение, тем выше их кинетическая энергия и, соответственно, температура тела.
Если точнее, то температура связана именно со средней кинетической энергией частиц, а не просто со скоростью, поскольку энергия зависит и от массы частиц. Но для нашего обсуждения ключевой момент — движение частиц.
Броуновское движение. Источник: wikipediaorg
Почему нельзя достичь абсолютного нуля?
При охлаждении тела движение его частиц замедляется. Абсолютный ноль — это гипотетическое состояние, при котором всё движение полностью прекращается. Почему гипотетическое? Потому что достичь этой температуры на практике невозможно.
По мере приближения к абсолютному нулю отбирать у вещества оставшуюся энергию становится всё сложнее. Любой процесс охлаждения может забрать только часть энергии, но не всю. Сколько бы мы ни пытались, всегда останется хотя бы минимальная энергия, поддерживающая движение частиц. Для полного охлаждения потребовался бы хладагент с температурой ниже абсолютного нуля, что противоречит самим законам физики.
Источник: glacierhub.com
Удивительные свойства при низких температурах
Приближение к абсолютному нулю открывает удивительные квантовые явления. Вещества начинают проявлять сверхпроводимость (полное отсутствие электрического сопротивления) и сверхтекучесть (способность течь без трения). Эти свойства активно изучаются и применяются в современных технологиях.
Существует ли верхний предел температуры?
Если абсолютный ноль — это нижняя граница, то существует ли верхняя? Да, и она называется планковской температурой. Её значение колоссально — примерно 1,417×10³² Кельвинов. При таких величинах разница между шкалами Кельвина и Цельсия становится несущественной.
Источник: spacegid.com
Планковская температура связана с фундаментальными пределами нашей физики. Любое нагретое тело излучает электромагнитные волны. Чем выше температура, тем короче длина волны этого излучения. При достижении планковской температуры длина волны становится равной планковской длине (1,616×10⁻³⁵ м) — мельчайшему масштабу, где классические законы физики перестают работать.
На таких экстремальных уровнях для описания процессов требуется теория квантовой гравитации, которая пока не создана. Поэтому поведение вещества при температурах выше планковской остаётся загадкой. Существует гипотеза, что Вселенная в первые мгновения после Большого взрыва имела именно такую температуру.
Автор: Фёдор Карасенко.
Ставьте палец вверх, чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!
Подписывайтесь на мой сайт здесь, а также на мои каналы в телеграме и на youtube. Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос. Поддержать наш сайт материально можно через patreon.
Еще по теме здесь: Новости науки и техники.
Источник: Что такое абсолютный ноль?.