Absoluta nollpunkten

Den absoluta nollpunkten är den temperatur vid vilken materiens partiklar (molekyler och atomer) har sin lägsta energipunkt. Vissa människor tror att partiklarna förlorar all energi och slutar röra sig vid den absoluta nollpunkten. Detta stämmer inte. Inom kvantfysiken finns det något som kallas nollpunktsenergi, vilket innebär att även efter att all energi från partiklarna har tagits bort har partiklarna fortfarande en viss energi. Detta beror på Heisenbergs osäkerhetsprincip, som säger att ju mer man vet om en partikels position, desto mindre kan man veta om dess rörelsemängd, och vice versa. Därför kan en partikel inte stoppas helt och hållet, eftersom man då skulle känna till dess exakta position och rörelsemängd.

Vissa människor har skapat temperaturer mycket nära den absoluta nollpunkten: rekordtemperaturen var 100 pK (hundra picokelvin, lika med 10-10 kelvin) över den absoluta nollpunkten. Även att komma nära den absoluta nollpunkten är svårt eftersom allt som rör vid ett föremål som kyls nära den absoluta nollpunkten skulle ge värme till föremålen. Forskare använder lasrar för att bromsa atomer när de kyler föremål till mycket låga temperaturer.

Temperaturskalorna Kelvin och Rankine är definierade så att den absoluta nollpunkten är 0 Kelvin (K) eller 0 grader Rankine (°R). Celsius- och Fahrenheitskalorna definieras så att den absoluta nollpunkten är -273,15 °C eller -459,67 °F.

I detta skede är partiklarnas tryck noll. Om vi ritar upp en graf kan vi se att partiklarnas temperatur är noll. Temperaturen kan inte sjunka ytterligare. Partiklarna kan inte heller röra sig "baklänges" eftersom partiklarnas rörelse är vibrationer, och om de vibrerar baklänges skulle det inte vara något annat än att de bara vibrerar igen. Ju närmare ett föremåls temperatur kommer den absoluta nollpunkten, desto mindre motståndskraftigt är materialet mot elektricitet och det kommer därför att leda elektricitet nästan perfekt, utan mätbart motstånd.

Enligt termodynamikenstredjelag kan ingenting någonsin ha en temperatur på absolut noll.

Termodynamikens andra lag säger att alla motorer som drivs av värme (som bilmotorer och ångtågsmotorer) måste avge spillvärme och kan inte vara 100 % effektiva. Detta beror på att verkningsgraden (procent av den energi som motorn använder som faktiskt används för att utföra motorns arbete) är 100 %×(1-Toutside/Tinside), vilket endast är 100 % om utomhustemperaturen är absolut noll, vilket den inte kan vara. En motor kan alltså inte vara 100 % effektiv, men man kan göra den mer effektiv genom att göra innetemperaturen varmare och/eller utetemperaturen kallare.

Frågor och svar

F: Vad är absolut noll?

F: Betyder absolut nollpunkt att partiklarna förlorar all energi och slutar röra sig?

F: Vilket är det temperaturrekord som uppnåtts nära den absoluta nollpunkten?

Fråga: Hur kyler forskare föremål till mycket låga temperaturer?

F: Hur definieras Celsius- och Fahrenheitskalorna i förhållande till den absoluta nollpunkten?

F: Vad säger termodynamikens tredje lag om den absoluta nollpunkten?

F: Hur kan en motors effektivitet ökas närmare 100 %?

Sök med bokstav