절대영도(절대0도 -273.5)보다 낮은 온도가 있을까요?

절대 영도, 즉 -273.15℃(섭씨)입니다.

이 온도는 어디에도 없으며, 인간이 이 온도를 만들어내는 것은 불가능합니다. 이 온도에서는 물체에 열에너지가 없습니다.

정의 또는 설명

이론적 최저 온도인 -273.15℃를 절대 영도라고 하는 열역학적 온도 눈금(절대 온도 눈금)의 0도로 설정합니다. 절대영도의 단위는 켈빈(K±)

설명

① 중학교에서는 열역학적 온도 눈금과 섭씨 온도 눈금의 환산을 위해 대략적인 값 T( K)=t가 사용됩니다(°C) 273. 실제로 물의 어는점을 기준으로 하면 절대영도는 그보다 273.15°C 낮아야 하므로 정확한 환산관계는 T(K)=t(°C) 273.15가 되어야 한다.

②절대영도는 이상기체에 따른 법칙을 바탕으로 외삽법을 통해 구합니다. 이런 식으로 온도가 -273.15°C로 떨어지면 가스의 부피는 0으로 감소합니다. 분자운동론의 관점에서 이상기체 분자의 평균 병진운동에너지가 온도 T에 의해 결정된다면, 절대영도는 "이상기체 분자가 운동을 멈추는 온도"라고도 말할 수 있습니다. 위의 두 진술은 모두 이상적인 추론일 뿐입니다. 실제로 모든 실제 가스는 온도가 -273.15°C에 가까울 때 명백한 양자 특성을 나타냅니다. 이때 가스는 이미 액체 또는 고체가 되었습니다. 간단히 말해서, 기체 분자의 운동은 더 이상 고전 물리학의 열역학 통계 법칙을 따르지 않습니다. 수많은 실험과 양자역학에 의해 변형된 이론을 통해 절대영도에 가까울 때 분자의 운동에너지는 일정한 값을 향하는 경향이 있다는 것이 도출되었습니다. 이 극단값을 영점 에너지라고 합니다. 이는 절대 영도에서는 분자의 에너지가 0이 아니지만 매우 작은 값을 갖는다는 것을 보여줍니다. 그 이유는 모든 입자가 가능한 가장 낮은 에너지 상태, 즉 모든 입자가 바닥 상태에 있기 때문입니다.

③ 물의 삼중점 온도는 0.01°C이므로 절대 영도는 물의 삼중점 온도보다 273.16°C 낮습니다.

절대 영도는 물질을 구성하는 모든 분자와 원자가 더 이상 움직이지 않는 온도를 말합니다. 소위 운동이란 모든 공간적, 기계적, 분자적, 진동적 운동을 의미합니다. 여기에는 일부 형태의 전자 운동도 포함되지만 양자역학 개념의 "영점 운동"은 포함되지 않습니다. 움직이는 입자들의 집합 시스템을 방해하지 않고는 이 움직임을 멈출 수 없습니다. 이 정의의 본질로 볼 때 절대 영도는 어떤 실험에서도 도달할 수 없지만, 현재 과학자들은 절대 영도에서 불과 100만분의 1도 떨어진 실험실의 저온에 도달했습니다. 물질 내에서 발생하는 이러한 모든 분자 및 원자 운동을 집합적으로 "열 운동"이라고 합니다. 이러한 움직임은 육안으로는 보이지 않지만 앞으로 살펴보겠지만 물질의 온도와 관련된 특성의 대부분을 결정합니다. 직선이 단 두 개의 점으로 정의되는 것처럼 온도 눈금은 두 개의 고정되고 반복 가능한 온도로 정의됩니다. 원래 1개의 표준 대기(수은 760mm 또는 760Torr)에서 섭씨 눈금은 얼음의 녹는점을 0°C로 고정하고 물의 끓는점을 100°C로 고정했습니다. 절대 온도 눈금은 절대 영도를 0K로 고정했습니다. 273K의 얼음 녹는점은 온도의 불일치로 이어지는 세 개의 고정점을 갖는 것과 동일합니다. 왜냐하면 과학자들은 두 온도 눈금의 정도가 같은 방향이기를 바라기 때문입니다. 이 세 점 사이의 관계에 대한 실험이 수행되는데, 그 중 하나는 항상 값이 100분의 1도씩 변합니다. 이제 절대 영도 외에 국제적으로 인정받는 고정점은 딱 하나 있는데, 바로 물의 '삼중점'입니다. 1948년에는 절대 영도보다 273.16도 높은 273.16K로 결정되었습니다. 증기압이 1기압일 때 물의 정상 어는점은 273.15K(=0℃=32°F)로 약간 낮아지고, 물의 정상 끓는점은 373.15K(=100℃=212°F)입니다. ).

섭씨 눈금으로 표현된 이러한 고정점의 실제 값과 온도 측정을 위한 기타 작은 기준점(소위 국제 실용 온도 눈금) 및 이러한 값을 정확하게 얻기 위해 사용되는 측정 방법 실험실은 국제 규모에 따라 결정됩니다. 위원회는 정기적으로 출판합니다.

절대 영도에 도달할 수 없는 이유

1848년 영국의 과학자 윌리엄 톰슨 켈빈 경(1824-1907)이 절대 온도 눈금이라는 새로운 온도 눈금을 확립했는데, 측정 단위는 다음과 같습니다. 켈빈(K)이라고 합니다. 이 눈금의 눈금 거리는 섭씨 온도 눈금의 눈금 거리와 동일합니다. 0도는 가능한 가장 낮은 온도로, 섭씨 영하 273도(정확한 숫자는 섭씨 -273.15도)에 해당하며 이를 절대 영도라고 합니다. 따라서 절대온도를 계산하려면 섭씨온도에 273을 더하면 됩니다. 그 당시에는 온도가 결코 0K에 가까워지지 않을 것이라고 생각했지만 오늘날 과학자들은 이 한계에 매우 가깝습니다.

물체의 온도는 실제로 물체 내부의 원자의 움직임입니다. 물체가 상대적으로 뜨겁다고 느낀다면 그 원자가 빠르게 움직인다는 뜻이고, 물체가 상대적으로 차갑다고 느낀다면 그 안에 있는 원자가 느리게 움직인다는 뜻이다. 우리 몸은 이 움직임을 열이나 추위로 감지하며 물리학자들은 절대 온도 또는 켈빈 단위로 온도를 측정합니다.

이 온도 척도에 따르면 절대온도 영도(0K)는 영하 273.15도(-273.15℃)에 해당하며, 이를 '절대영도'라 부르며 자연계에서 가능한 가장 낮은 온도이다. 절대 영도에서는 원자의 운동이 완전히 멈추고, 이론적으로 기체의 부피는 0이 되어야 합니다. 이것으로부터 온도가 이 척도 아래로 떨어지는 것이 불가능한 이유, 실제로 온도에 도달하는 것조차 불가능하고 접근하는 것만이 가능한 이유를 이해할 수 있습니다.

자연에서 가장 추운 곳은 겨울의 남극이 아니라 성간 공간 깊은 곳으로 온도가 절대온도 3도(3K)로 절대 영도보다 3도만 높을 뿐이다.

이 '열'(사실 우리가 말하는 온도는 항상 절대 영도 이상이기 때문이다)은 우주의 기원인 빅뱅 이후 오늘날까지 남아 있는 열이다. 빅뱅 이론을 증명하는 가장 좋은 방법은 놀라운 효과를 보여주는 증거 중 하나입니다.

실험실에서는 사람들이 더 잘할 수 있고 절대 영도에 가까워질 수 있습니다. 지난 세기부터 사람들은 3K에 도달할 수 있는 냉동 시스템을 만들었고, 10여년 전에는 세계 최저 온도에 도달했습니다. 실험실은 이미 절대 영도보다 1/4도 높았습니다. 이후 1995년에 콜로라도 대학교와 미국 국립 표준 연구소의 두 물리학자 Eric Cornell과 Carl Wei Mann은 일부 루비듐 원자를 놀라운 온도로 끌어올리는 데 성공하여 200억분의 1에 도달했습니다. 절대 영도보다 높은 수준(2×10^-8 K). 그들은 원자의 움직임을 늦추기 위해 레이저 빔과 "자기 트랩" 시스템을 사용하여 열이 실제로 물질 내 원자의 움직임이라는 것을 알 수 있었습니다. 매우 낮은 온도에는 도달할 수 없으며 당구를 치는 것처럼 각 개별 원자의 운동을 "중지"해야 합니다. 이를 이해하려면 다음 사실을 생각해 보십시오. 상온에서 가스 원자는 시속 1,600km의 속도로 이동하는 반면, 3K의 온도에서는 시속 1m의 속도로 이동하며, 20nK(2×10^-8K)의 온도에서는 가스 원자가 이동합니다. 원자 운동의 속도는 측정하기에는 너무 느립니다. 20nK에서도 새로운 물질 상태가 발견되는데, 이는 70년 전 아인슈타인과 인도의 물리학자 보스(1894~1974)가 예견한 것이다.

실제로 이렇게 엄청난 온도에서 물질은 액체 상태도, 고체 상태도, 기체 상태도 아닌, 하나의 '초원자'로 뭉쳐져 하나의 실체로 나타난다.

시간이 멈춘다

절대온도에서는 시간이 멈춘다. 이 질문이 맞나요, 틀렸나요? 여전히 논란의 여지가 있습니다.

정팡(시간은 멈춘다)은 우주의 어떤 곳에서는 블랙홀이 거대한 에너지를 빨아들이면 절대영도가 생성된다고 믿는다. 에너지. 그래서 그 순간 시간도 멈췄다. 우주에는 절대온도 0도가 존재하는 곳이 있고, 심지어 온도가 0도 이하인 곳도 반물질로 이루어져 있습니다. 즉, 우리 분자의 움직임은 에너지를 제공해야 하고, 반물질의 움직임은 에너지를 흡수해야 하기 때문에 절대영도에 도달할 수 있지만 우리는 그것을 발견하지도 못하고 발견하지도 못하고 있습니다. 양수와 음수가 있고, 양의 전류와 음의 전류가 있고, 남성과 여성이 있는 것처럼 왜 절대 영도 이하에는 음의 온도가 없다고 합니까?

과학자들은 시간이 생기기 전인 절대영도의 순간에 공간과 시간을 알 수 있다는 사실을 부정하지 않았습니다. 왜 0도 이하의 온도는 존재하지 않는다고 결론을 내렸나요?

야당은 (시간은 멈추지 않을 것이다): 철학적 관점에서 물질의 정지와 운동은 상대적이라고 믿는다. 시간이 물질의 발전과 변화를 기록한다면 운동의 상태를 기록한다. 그렇다면 물질의 휴식 상태를 기록하는 것이 가능할까요? 절대 영도에서는 모든 것이 멈추지 않고 물질의 분자 운동만 멈춥니다. 따라서 요약하자면 시간은 여전히 ​​절대 영도에서 움직여야 합니다. 이 세상을 제외하면 시간은 더 이상 존재하지 않습니다. 하지만 우주의 모든 물질이 절대 영도에 있다면 시간도 멈춰야 합니다!

절대 영도에서 불꽃을 발생시키는 것은 불가능하고, 적어도 인간의 눈에는 보이지 않는 모순이 있는 것 같습니다.

불꽃 자체의 온도 때문입니다. , 연소 물질은 특정 온도에 도달해야 합니다. 그렇지 않으면 화염 현상이 발생하지 않습니다.

절대 0은 파생된 숫자입니다.

인간이 도달할 수 없는 가장 낮은 온도입니다.

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우주에도 이렇게 낮은 온도는 없습니다

절대 영도에서는 물체의 입자의 평균 운동 에너지가 0이므로 움직이지 않는다는 뜻이므로 온도가 올라갈 수 없습니다. 순간적으로 절대 영도에 도달한다는 것은 상대성 이론이 포함된 매우 복잡한 개념입니다. 물론 운동 에너지가 없기 때문에 불꽃은 물질의 격렬한 연소에 의해 생성됩니다. 입자는 완전히 정지된 상태에 있게 되며, 이는 연소 현상이 없음을 의미합니다.