तापमान 0 केल्विन से नीचे। परम शून्य

> पूर्ण शून्य

जानें कि यह किसके बराबर है पूर्ण शून्य तापमानऔर एन्ट्रापी का मूल्य। पता लगाएं कि सेल्सियस और केल्विन पैमाने पर परम शून्य का तापमान क्या है।

परम शून्य– न्यूनतम तापमान. यह वह बिंदु है जिस पर एन्ट्रापी अपने न्यूनतम मूल्य पर पहुंचती है।

सीखने का उद्देश्य

• समझें कि पूर्ण शून्य, शून्य बिंदु का एक प्राकृतिक संकेतक क्यों है।

मुख्य केन्द्र

• पूर्ण शून्य सार्वभौमिक है, अर्थात, इस सूचक पर सभी पदार्थ जमीनी अवस्था में हैं।
• K में क्वांटम यांत्रिक शून्य ऊर्जा है। लेकिन व्याख्या में, गतिज ऊर्जा शून्य हो सकती है, और तापीय ऊर्जा गायब हो जाती है।
• अधिकतम हल्का तापमानप्रयोगशाला स्थितियों में 10-12 K तक पहुंच गया। न्यूनतम प्राकृतिक 1 K (बूमरैंग नेबुला में गैसों का विस्तार) है।

शर्तें

• एन्ट्रॉपी इस बात का माप है कि किसी प्रणाली में एक समान ऊर्जा कैसे वितरित की जाती है।
• थर्मोडायनामिक्स विज्ञान की एक शाखा है जो गर्मी और ऊर्जा और कार्य के साथ इसके संबंध का अध्ययन करती है।

पूर्ण शून्य वह न्यूनतम तापमान है जिस पर एन्ट्रापी अपने न्यूनतम मूल्य तक पहुँचती है। यानी यह सबसे छोटा संकेतक है जिसे सिस्टम में देखा जा सकता है। यह एक सार्वभौमिक अवधारणा है और तापमान इकाइयों की प्रणाली में शून्य बिंदु के रूप में कार्य करती है।

स्थिर आयतन वाली विभिन्न गैसों के लिए दबाव बनाम तापमान का ग्राफ़। ध्यान दें कि सभी ग्राफ़ एक तापमान पर शून्य दबाव पर एक्सट्रपलेशन करते हैं

पूर्ण शून्य पर एक प्रणाली अभी भी क्वांटम यांत्रिक शून्य-बिंदु ऊर्जा से संपन्न है। अनिश्चितता सिद्धांत के अनुसार, कणों की स्थिति पूर्ण सटीकता के साथ निर्धारित नहीं की जा सकती है। यदि किसी कण को ​​परम शून्य पर विस्थापित किया जाता है, तब भी उसमें न्यूनतम ऊर्जा आरक्षित रहती है। लेकिन शास्त्रीय थर्मोडायनामिक्स में, गतिज ऊर्जा शून्य हो सकती है, और थर्मल ऊर्जा गायब हो जाती है।

केल्विन जैसे थर्मोडायनामिक पैमाने का शून्य बिंदु पूर्ण शून्य के बराबर होता है। अंतर्राष्ट्रीय अनुबंधपाया गया कि परम शून्य का तापमान केल्विन पैमाने पर 0K और सेल्सियस पैमाने पर -273.15°C तक पहुँच जाता है। पदार्थ न्यूनतम तापमान पर क्वांटम प्रभाव प्रदर्शित करता है, जैसे अतिचालकता और अतितरलता। प्रयोगशाला स्थितियों में न्यूनतम तापमान 10-12 K, और अंदर था प्रकृतिक वातावरण- 1K (बूमरैंग नेबुला में गैसों का तेजी से विस्तार)।

गैसों के तीव्र विस्तार से न्यूनतम अवलोकित तापमान प्राप्त होता है

पूर्ण तापमान शून्य शून्य से नीचे 273.15 डिग्री सेल्सियस, शून्य फ़ारेनहाइट से नीचे 459.67 डिग्री से मेल खाता है। केल्विन तापमान पैमाने के लिए यह तापमान ही शून्य चिह्न है।

परम शून्य तापमान का सार

परम शून्य की अवधारणा तापमान के सार से आती है। कोई भी शरीर जो दान देता है बाहरी वातावरणदौरान । इसी समय, शरीर का तापमान कम हो जाता है, अर्थात। कम ऊर्जा रहती है. सैद्धांतिक रूप से, यह प्रक्रिया तब तक जारी रह सकती है जब तक कि ऊर्जा की मात्रा इतनी न्यूनतम न हो जाए कि शरीर इसे दे न सके।
इस तरह के विचार का दूरगामी अग्रदूत एम.वी. लोमोनोसोव में पहले से ही पाया जा सकता है। महान रूसी वैज्ञानिक ने गर्मी की व्याख्या "रोटरी" गति से की। नतीजतन, शीतलन की अधिकतम डिग्री इस तरह के आंदोलन का पूर्ण विराम है।

आधुनिक अवधारणाओं के अनुसार, परम शून्य तापमान वह होता है जिस पर अणुओं का ऊर्जा स्तर न्यूनतम संभव होता है। कम ऊर्जा के साथ, यानी कम तापमान पर कोई भी भौतिक शरीर अस्तित्व में नहीं रह सकता।

सिद्धांत और अभ्यास

पूर्ण शून्य तापमान एक सैद्धांतिक अवधारणा है; व्यवहार में इसे प्राप्त करना असंभव है, यहां तक ​​कि सबसे परिष्कृत उपकरणों के साथ वैज्ञानिक प्रयोगशालाओं में भी। लेकिन वैज्ञानिक पदार्थ को बहुत कम तापमान तक ठंडा करने में कामयाब होते हैं, जो कि पूर्ण शून्य के करीब होता है।

ऐसे तापमान पर, पदार्थ अद्भुत गुण प्राप्त कर लेते हैं जो सामान्य परिस्थितियों में उनमें नहीं हो सकते। पारा, जिसे "जीवित चाँदी" कहा जाता है क्योंकि यह तरल के करीब की अवस्था में होता है, इस तापमान पर ठोस हो जाता है - इस हद तक कि इसका उपयोग कील ठोकने के लिए किया जा सकता है। कुछ धातुएँ कांच की तरह भंगुर हो जाती हैं। रबर उतना ही कठोर हो जाता है. यदि आप किसी रबर की वस्तु को परम शून्य के करीब तापमान पर हथौड़े से मारते हैं, तो वह कांच की तरह टूट जाएगी।

गुणों में यह परिवर्तन ऊष्मा की प्रकृति से भी जुड़ा है। भौतिक शरीर का तापमान जितना अधिक होगा, अणुओं की गति उतनी ही तीव्र और अराजक होगी। जैसे-जैसे तापमान घटता है, हलचल कम तीव्र हो जाती है और संरचना अधिक व्यवस्थित हो जाती है। तो गैस तरल बन जाती है, और तरल ठोस बन जाता है। क्रम का अंतिम स्तर क्रिस्टल संरचना है। अति-निम्न तापमान पर, यहां तक ​​कि ऐसे पदार्थ जो सामान्य रूप से अनाकार रहते हैं, जैसे कि रबर, भी इसे प्राप्त कर लेते हैं।

धातुओं के साथ भी दिलचस्प घटनाएं घटती हैं। क्रिस्टल जाली के परमाणु कम आयाम के साथ कंपन करते हैं, इलेक्ट्रॉन बिखराव कम हो जाता है, और इसलिए विद्युत प्रतिरोध कम हो जाता है। धातु अतिचालकता प्राप्त कर लेती है, जिसका व्यावहारिक अनुप्रयोग बहुत आकर्षक लगता है, हालाँकि इसे प्राप्त करना कठिन है।

परम शून्य -273.15 डिग्री सेल्सियस के तापमान से मेल खाता है।

ऐसा माना जाता है कि व्यवहार में पूर्ण शून्य अप्राप्य है। तापमान पैमाने पर इसका अस्तित्व और स्थिति प्रेक्षित एक्सट्रपलेशन से पता चलता है भौतिक घटनाएं, जबकि इस तरह के एक्सट्रपलेशन से पता चलता है कि पूर्ण शून्य पर किसी पदार्थ के अणुओं और परमाणुओं की थर्मल गति की ऊर्जा शून्य के बराबर होनी चाहिए, यानी, कणों की अराजक गति रुक ​​जाती है, और वे एक व्यवस्थित संरचना बनाते हैं, जो एक स्पष्ट स्थिति पर कब्जा कर लेते हैं। क्रिस्टल जाली के नोड्स. हालाँकि, वास्तव में, पूर्ण शून्य तापमान पर भी, पदार्थ बनाने वाले कणों की नियमित गति बनी रहेगी। शेष दोलन, जैसे शून्य-बिंदु दोलन, कणों के क्वांटम गुणों और उन्हें घेरने वाले भौतिक निर्वात के कारण होते हैं।

वर्तमान में, भौतिक प्रयोगशालाओं में पूर्ण शून्य से एक डिग्री के केवल कुछ मिलियनवें हिस्से से अधिक तापमान प्राप्त करना संभव हो पाया है; ऊष्मागतिकी के नियमों के अनुसार इसे स्वयं प्राप्त करना असंभव है।

टिप्पणियाँ

साहित्य

• जी. बर्मिन. पूर्ण शून्य पर आक्रमण. - एम.: "बच्चों का साहित्य", 1983।

यह सभी देखें

विकिमीडिया फ़ाउंडेशन. 2010.

देखें अन्य शब्दकोशों में "पूर्ण शून्य" क्या है:

पूर्ण शून्य, वह तापमान जिस पर सिस्टम के सभी घटकों में क्वांटम यांत्रिकी के नियमों द्वारा अनुमत ऊर्जा की न्यूनतम मात्रा होती है; केल्विन तापमान पैमाने पर शून्य, या 273.15°C (459.67° फ़ारेनहाइट)। इस तापमान पर... वैज्ञानिक और तकनीकी विश्वकोश शब्दकोश

तापमान किसी भौतिक शरीर के तापमान की न्यूनतम सीमा है। निरपेक्ष शून्य, केल्विन स्केल जैसे निरपेक्ष तापमान पैमाने के लिए शुरुआती बिंदु के रूप में कार्य करता है। सेल्सियस पैमाने पर, परम शून्य -273 के तापमान से मेल खाता है ... विकिपीडिया

पूर्ण शून्य तापमान- थर्मोडायनामिक तापमान पैमाने की शुरुआत; पानी के नीचे (देखें) 273.16 K (केल्विन) पर स्थित है, अर्थात। 273.16°C (सेल्सियस) के बराबर। परम शून्य प्रकृति का सबसे कम तापमान है और व्यावहारिक रूप से अप्राप्य है... बिग पॉलिटेक्निक इनसाइक्लोपीडिया

यह किसी भौतिक शरीर की न्यूनतम तापमान सीमा है। निरपेक्ष शून्य, केल्विन स्केल जैसे निरपेक्ष तापमान पैमाने के लिए शुरुआती बिंदु के रूप में कार्य करता है। सेल्सियस पैमाने पर, परम शून्य -273.15 डिग्री सेल्सियस के तापमान से मेल खाता है.... विकिपीडिया

पूर्ण शून्य तापमान वह न्यूनतम तापमान सीमा है जो किसी भौतिक शरीर में हो सकती है। निरपेक्ष शून्य, केल्विन स्केल जैसे निरपेक्ष तापमान पैमाने के लिए शुरुआती बिंदु के रूप में कार्य करता है। सेल्सियस पैमाने पर, पूर्ण शून्य ... विकिपीडिया से मेल खाता है

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शून्य- परम शून्य … रूसी मुहावरों का शब्दकोश

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शब्द "तापमान" ऐसे समय में सामने आया जब भौतिकविदों ने सोचा कि गर्म पिंडों में समान लेकिन ठंडे पिंडों की तुलना में एक विशिष्ट पदार्थ - कैलोरी - अधिक होता है। और तापमान की व्याख्या शरीर में कैलोरी की मात्रा के अनुरूप मूल्य के रूप में की गई थी। तब से, किसी भी पिंड का तापमान डिग्री में मापा जाने लगा है। लेकिन वास्तव में यह गतिमान अणुओं की गतिज ऊर्जा का एक माप है, और इसके आधार पर, इसे इकाइयों की प्रणाली सी के अनुसार जूल में मापा जाना चाहिए।

"पूर्ण शून्य तापमान" की अवधारणा ऊष्मागतिकी के दूसरे नियम से आती है। इसके अनुसार ठंडे पिंड से गर्म पिंड में ऊष्मा स्थानांतरण की प्रक्रिया असंभव है। यह अवधारणा अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी डब्ल्यू थॉमसन द्वारा पेश की गई थी। भौतिकी में उनकी उपलब्धियों के लिए, उन्हें कुलीन "लॉर्ड" की उपाधि और "बैरन केल्विन" की उपाधि दी गई। 1848 में, डब्ल्यू थॉमसन (केल्विन) ने एक तापमान पैमाने का उपयोग करने का प्रस्ताव रखा जिसमें उन्होंने अत्यधिक ठंड के अनुरूप पूर्ण शून्य तापमान को प्रारंभिक बिंदु के रूप में लिया, और डिग्री सेल्सियस को विभाजन मान के रूप में लिया। केल्विन इकाई पानी के त्रिक बिंदु (लगभग 0 डिग्री सेल्सियस) के तापमान का 1/27316 है, अर्थात। जिस तापमान पर शुद्ध पानीतुरंत तीन रूपों में पाया जाता है: बर्फ, तरल जलऔर भाप तापमान वह न्यूनतम संभव न्यूनतम तापमान है जिस पर अणुओं की गति रुक ​​जाती है और पदार्थ से निकालना संभव नहीं रह जाता है थर्मल ऊर्जा. तब से, पूर्ण तापमान पैमाने का नाम उनके नाम पर रखा गया है।

तापमान को विभिन्न पैमानों पर मापा जाता है

सबसे अधिक उपयोग किये जाने वाले तापमान पैमाने को सेल्सियस स्केल कहा जाता है। यह दो बिंदुओं पर बनाया गया है: पानी का तापमान तरल से भाप तक और पानी से बर्फ तक। 1742 में ए. सेल्सियस ने संदर्भ बिंदुओं के बीच की दूरी को 100 अंतरालों में विभाजित करने और पानी को शून्य के रूप में लेने और हिमांक को 100 डिग्री के रूप में लेने का प्रस्ताव रखा। लेकिन स्वीडन के. लिनिअस ने इसके विपरीत करने का सुझाव दिया। तब से, पानी शून्य डिग्री ए. सेल्सियस पर जम गया है। हालाँकि इसे बिल्कुल सेल्सियस पर उबलना चाहिए। पूर्ण शून्य सेल्सियस शून्य से 273.16 डिग्री सेल्सियस के अनुरूप है।

कई और तापमान पैमाने हैं: फ़ारेनहाइट, रेउमुर, रैंकिन, न्यूटन, रोमर। उनकी अलग-अलग डिवीजन कीमतें हैं। उदाहरण के लिए, रेउमुर स्केल भी पानी के उबलने और जमने के संदर्भ बिंदुओं पर बनाया गया है, लेकिन इसमें 80 विभाग हैं। फ़ारेनहाइट पैमाना, जो 1724 में सामने आया, रोजमर्रा की जिंदगी में केवल संयुक्त राज्य अमेरिका सहित दुनिया के कुछ देशों में उपयोग किया जाता है; एक है पानी, बर्फ और अमोनिया के मिश्रण का तापमान और दूसरा है मानव शरीर का तापमान। पैमाने को एक सौ प्रभागों में विभाजित किया गया है। शून्य सेल्सियस 32 से मेल खाता है डिग्री का फ़ारेनहाइट में रूपांतरण सूत्र का उपयोग करके किया जा सकता है: एफ = 1.8 सी + 32। रिवर्स रूपांतरण: सी = (एफ - 32)/1.8, जहां: एफ - डिग्री फ़ारेनहाइट, सी - डिग्री सेल्सियस। यदि आप गिनने में बहुत आलसी हैं, तो सेल्सियस को फ़ारेनहाइट में परिवर्तित करने के लिए एक ऑनलाइन सेवा पर जाएँ। बॉक्स में, डिग्री सेल्सियस की संख्या दर्ज करें, "गणना करें" पर क्लिक करें, "फ़ारेनहाइट" चुनें और "प्रारंभ" पर क्लिक करें। परिणाम तुरंत सामने आ जायेगा.

इसका नाम अंग्रेजी (अधिक सटीक रूप से स्कॉटिश) भौतिक विज्ञानी विलियम जे. रैंकिन के नाम पर रखा गया, जो केल्विन के समकालीन थे और तकनीकी थर्मोडायनामिक्स के रचनाकारों में से एक थे। उसके पैमाने में तीन महत्वपूर्ण बिंदु हैं: शुरुआत पूर्ण शून्य है, पानी का हिमांक बिंदु 491.67 डिग्री रैंकिन है और पानी का क्वथनांक 671.67 डिग्री है। रैंकिन और फारेनहाइट दोनों के लिए पानी के जमने और उबलने के बीच विभाजनों की संख्या 180 है।

इनमें से अधिकांश पैमानों का उपयोग विशेष रूप से भौतिकविदों द्वारा किया जाता है। और आज 40% अमेरिकी स्कूली बच्चों का सर्वेक्षण किया गया स्नातक कक्षाएँउन्होंने कहा कि उन्हें नहीं पता कि परम शून्य तापमान क्या होता है.