Temperatura jest miarą ilości energii cieplnej, jaką posiada dany układ. Miara ta oznacza, że wszystkie poruszające się atomy i cząsteczki mają pewną ilość energii kinetycznej (i mniej oczywiście energii potencjalnej). Kiedy wszystkie cząsteczki (lub atomy) w układzie przestają się całkowicie poruszać, jest on tak zimny, jak tylko może być. Ta temperatura, gdzie nie ma energii cieplnej w ogóle, nazywa się zerem absolutnym.
Numerycznie jest to zapisane jako 0 K, -273.15°C, lub -459.67°F.
Pomysł zera absolutnego odgrywa w zrozumieniu, ile energii jest dostępne z cząsteczek gazu w idealnym prawie gazowym, ponieważ temperatura musi być mierzona w skali absolutnej (jak Kelvin), dla idealnego prawa gazowego, aby mieć sens. Dodatkowo, idea zera absolutnego gra w fizyce promieniowania ciała doskonale czarnego (ile energii wypromieniowuje się z obiektu w określonej temperaturze) i maksymalnej możliwej wydajności silnika cieplnego (zwanej wydajnością carnot).
Koncepcja zera absolutnego jest również częścią fizyki zmian klimatycznych. Średnia temperatura Ziemi, która wynosi około 15°C, wynosiłaby 288 K. Jeśli gazy cieplarniane podniosą temperaturę planety o 1%, to nie wzrośnie ona o 0,15 stopnia, ale o 2,88 stopnia. Kelwin i Celsjusz mają ten sam przyrost stopnia, ale Kelwin jest skalą absolutną (co oznacza, że jego punkt zerowy naprawdę wynosi zero), a Celsjusz jest skalą względną (jego punkt zerowy jest arbitralny – został wybrany przez naukowca). Dlatego temperatura wzrosłaby o 2,88 stopnia zamiast o 0,15 stopnia. Zrozumienie, jak te małe procentowe zmiany w temperaturze Ziemi mogą prowadzić do drastycznych konsekwencji dla planety jest ważną częścią nauki o klimacie.
Termodynamika pokazała, że niemożliwe jest dotarcie do zera absolutnego, ale fizycy dotarli bardzo blisko. Używając chłodzenia laserowego i pułapek magnetycznych, eksperymenty były w stanie sprowadzić atomy do temperatury kilku nK (10-9 K), tworząc kondensaty Bosego Einsteina. Aby wyobrazić sobie, jak zimno to jest, wyobraźmy sobie termometr rozciągnięty od Victorii, BC do St. Johns, Nowa Fundlandia (7500 km) (patrz rysunek 1).
- 293 K (20°C) Temperatura pokojowa – centrum Victorii
- 273 K (0°C) Woda zamarza – granica BC-Alberta
- 0 K – port w centrum St. Johns Nowa Fundlandia
- 1 nK – 0,026 mm od portu, mniej niż ziarnko piasku od końca termometru!
For Further Reading
- Temperatura
- Celsjusza
- Fahrenheita
- Klimat
- Energia cieplna
- Or explore a random page
- Zmodyfikowano z: By Siim Sepp (Own work) , via Wikimedia Commons and By E Pluribus Anthony, transferred to Wikimedia Commons by Kaveh (log), optimized by Andrew pmk. (Praca własna) , poprzez Wikimedia Commons przez Jason Donev 12 stycznia 2015.
- 2.0 2.1 2.2 Winston Smith. „The Importance of Absolute Zero In Science: An Introduction” Accessed Dec.10, 2018. Dostępne od: https://www.brighthubeducation.com/science-homework-help/111787-importance-of-absolute-zero/
- Janet Larsen. „Global Temperature” Accessed Dec.10, 2018. Available from: http://www.earth-policy.org/indicators/C51
.