ЯКОЮ фізичний зміст абсолютного нуля

Будь-яке вимірювання припускає наявність точки відліку. Не є винятком і температура. Для шкали Фаренгейта такий нульовою відміткою є температура снігу, змішаного з кухонною сіллю, для шкали Цельсія - температура замерзання води. Але є особлива точка відліку температури - абсолютний нуль.

Абсолютний температурний нуль відповідає 273,15 градусам Цельсія нижче нуля, 459,67 нижче нуля за Фаренгейтом. Для температурної шкали Кельвіна така температура сама по собі є нульовою відміткою.

Сутність абсолютного нуля температури

Поняття абсолютного нуля виходить з самої сутності температури. Будь-яке тіло має енергією, яку віддає в зовнішнє середовище в ході теплопередачі. При цьому знижується температура тіла, тобто енергії залишається менше. Теоретично цей процес може тривати до тих пір, поки кількість енергії не досягне такого мінімуму, при якому віддавати її тіло вже не зможе.
Віддалене передвістя такої ідеї можна знайти вже у М.В.Ломоносова. Великий російський вчений пояснював теплоту «коловоротні» рухом. Отже, гранична ступінь охолодження - це повна зупинка такого руху.

За сучасними уявленнями, абсолютний нуль - це такий стан речовини, при якому молекули найменшим можливим рівнем енергії. При меншій кількості енергії, тобто при більш низькій температурі жодне фізичне тіло існувати не може.

Теорія і практика

Абсолютний нуль - поняття теоретичне, досягти його на практиці неможливо в принципі, навіть в умовах наукових лабораторій з найскладнішою апаратурою. Але вченим вдається охолоджувати речовина до дуже низьких температур, які близькі до абсолютного нуля.

При таких температурах речовини набувають дивовижні властивості, яких вони не можуть мати за звичайних обставин. Ртуть, яку називають «живим сріблом» через її перебування в стані, близькому до рідкого, при такій температурі стає твердою - до такої міри, що нею можна забивати цвяхи. Деякі метали стають крихкими, як скло. Такий же твердою і крихкою стає гума. Якщо при температурі, близькій до абсолютного нуля, вдарити молотком який-небудь гумовий предмет, він розіб`ється, як скляний.

Така зміна властивостей теж пов`язано з природою теплоти. Чим вище температура фізичного тіла, тим інтенсивніше і хаотичнее рухаються молекули. У міру зниження температури рух стає менш інтенсивним, а структура - більш упорядкованим. Так газ стає рідиною, а рідина твердим тілом. Граничний рівень впорядкованості - кристалічна структура. При наднизьких температурах її набувають навіть такі речовини, які в звичайному стані залишаються аморфними, наприклад, гума.

Цікаві явища відбуваються і з металами. Атоми кристалічної решітки коливаються з менше амплітудою, розсіювання електронів зменшується, тому падає електричний опір. Метал набуває надпровідність, практичне застосування якої представляється досить привабливим, хоча і важкодосяжним.