Absolut nulpunkt
Det absolutte nulpunkt er den temperatur, hvor stofpartiklerne (molekyler og atomer) er på deres laveste energipunkt. Nogle mennesker tror, at partiklerne ved det absolutte nulpunkt mister al energi og holder op med at bevæge sig. Dette er ikke korrekt. I kvantefysikken findes der noget, der kaldes nulpunktsenergi, hvilket betyder, at selv efter at al energi fra partiklerne er blevet fjernet, har partiklerne stadig en vis energi. Dette skyldes Heisenbergs usikkerhedsprincip, som siger, at jo mere man ved om en partikels position, jo mindre kan man vide om dens impuls og omvendt. Derfor kan en partikel ikke stoppes fuldstændigt, for så ville man kende dens nøjagtige position og impuls.
Nogle mennesker har skabt temperaturer meget tæt på det absolutte nulpunkt: den rekordtemperatur var 100 pK (hundrede picokelvin, svarende til 10-10 kelvin) over det absolutte nulpunkt. Selv det er vanskeligt at komme tæt på det absolutte nulpunkt, fordi alt, hvad der rører ved en genstand, der afkøles nær det absolutte nulpunkt, vil afgive varme til genstandene. Forskere bruger lasere til at bremse atomerne, når de køler genstande ned til meget lave temperaturer.
Kelvin- og Rankine-temperaturskalaerne er defineret således, at det absolutte nulpunkt er 0 kelvin (K) eller 0 grader Rankine (°R). Celsius- og Fahrenheit-skalaerne er defineret således, at det absolutte nulpunkt er -273,15 °C eller -459,67 °F.
På dette tidspunkt er partiklernes tryk nul. Hvis vi tegner en graf, kan vi se, at partiklernes temperatur er nul. Temperaturen kan ikke falde yderligere. Partiklerne kan heller ikke bevæge sig "baglæns", for da partiklernes bevægelse er en vibration, ville en vibration baglæns ikke være andet end blot at vibrere igen. Jo tættere en genstand kommer på det absolutte nulpunkt, jo mindre modstandsdygtigt er materialet over for elektricitet, og derfor vil det lede elektricitet næsten perfekt uden nogen målbar modstand.
Den tredjetermodynamiske lov siger, at intet nogensinde kan have en temperatur på det absolutte nulpunkt.
Den anden termodynamiske lov siger, at alle motorer, der drives af varme (som f.eks. bilmotorer og damptrækkermotorer), skal afgive spildvarme og kan ikke være 100 % effektive. Det skyldes, at virkningsgraden (procentdelen af den energi, som motoren bruger, der rent faktisk bruges til at udføre motorens arbejde) er 100 %×(1-Toutside/Tinside), hvilket kun er 100 %, hvis udetemperaturen er absolut nul, hvilket den ikke kan være. En motor kan altså ikke være 100 % effektiv, men man kan gøre dens effektivitet tættere på 100 % ved at gøre indetemperaturen varmere og/eller udetemperaturen koldere.
Nul kelvin (-273,15 °C) er defineret som det absolutte nulpunkt.
Relaterede sider
- Absolut temperatur
- Absolut varmt
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er det absolutte nulpunkt?
A: Det absolutte nulpunkt er den temperatur, hvor stofpartiklerne (molekyler og atomer) befinder sig på deres laveste energipunkt.
Spørgsmål: Betyder det absolutte nulpunkt, at partikler mister al energi og holder op med at bevæge sig?
Svar: Nej, i kvantefysikken findes der noget, der kaldes nulpunktsenergi, hvilket betyder, at selv efter at al energi fra partiklerne er blevet fjernet, har partiklerne stadig en vis energi på grund af Heisenbergs usikkerhedsprincip.
Spørgsmål: Hvad er den rekordtemperatur, der er opnået nær det absolutte nulpunkt?
Svar: Den rekordtemperatur, der blev opnået, var 100 pK (hundrede picokelvin, svarende til 10-10 kelvin) over det absolutte nulpunkt.
Spørgsmål: Hvordan køler forskere genstande ned til meget lave temperaturer?
Svar: Forskere bruger lasere til at bremse atomerne, når de køler genstande ned til meget lave temperaturer.
Spørgsmål: Hvordan er Celsius- og Fahrenheit-skalaerne defineret i forhold til det absolutte nulpunkt?
A: Celsius- og Fahrenheit-skalaerne er defineret således, at det absolutte nulpunkt er -273,15 °C eller -459,67 °F.
Sp: Hvad siger den tredje termodynamiske lov om det absolutte nulpunkt?
A: Den tredje termodynamiske lov siger, at intet kan have en temperatur på det absolutte nulpunkt.
Spørgsmål: Hvordan kan en motors virkningsgrad øges tættere på 100 %?
Svar: En motors effektivitet kan øges til tættere på 100 % ved at gøre den indvendige temperatur varmere og/eller den udvendige temperatur koldere i henhold til termodynamikkens anden lov.
