Канадците нямат много с какво да се гордеят, но можем да ви порадваме с способността ни да издържаме на студени температури. Сега живея на Западния бряг, така че съм мек и слаб, рядко изпитвам температури под замръзване.
Но за някои от моите братя от Канада температурите могат да се понижат до нивата, които умът ви и тялото ви едва ли могат да разберат. Например имам приятел, който живее в Уинипег, Манитоба. За един ден миналата зима температурите там се понижиха до -31 ° C, но с вятърната мелница се усещаше като -50C. В същия ден на Марс беше бална -29С. На Марс!
Но за учените и Вселената може да стане много по-студено. Всъщност толкова студено, че използват съвсем различна скала на температурата - Келвин - за да измерват колко далеч са нещата от най-студената възможна температура: Абсолютна нула.
По скалата на Целзий абсолютната нула е -273,15 градуса. А във Фаренхайт е -459.67 градуса. В скалата на Келвин обаче е много просто. Абсолютната нула е 0 келвина.
В този момент научен обяснител ще се натъкне на минно поле с неправилна употреба. Това не е 0 градуса келвин, не казвате градусовата част, а само келвинската част. Просто келвин.
Това е така, защото когато измервате нещо от произволна точка, като посоката, в която току-що обърнахте, сте променили курс 15 градуса. Но ако измервате от абсолютна точка, като най-ниската физическа температура, определена от природата, изпускате градусите, защото е абсолютна. Абсолютна нула.
Разбира се, вероятно също съм се объркал. Тези неща са трудни.
Както и да е, обратно към абсолютната нула.
Абсолютната нула е най-студената възможна температура, която теоретично може да бъде достигната. В този момент не може да се извлича топлинна енергия от система, не може да се свърши работа. Мъртъв е Джим.
Но е напълно теоретично. Практически е невъзможно да се охлади нещо до абсолютната нула. За да охладите нещо, трябва да свършите работа, за да извличате топлина от него. Колкото по-студено става, толкова повече работа трябва да свършите. За да стигнете до Absolute Zero, трябва да положите безкрайно количество работа. И това е нелепо
Както вероятно сте научили в часовете по физика или химия, температурата на газ се превръща в движението на частиците в газа. Докато охлаждате газ, чрез извличане на топлина от него, частиците се забавят.
Бихте си помислили, че като охладите нещо до абсолютната нула, всички движения на частици в това нещо ще спрат. Но това не е вярно
От гледна точка на квантовата механика, никога не можете да знаете едновременно позицията и импулса на частиците. Ако частиците спряха, ще знаете техния импулс (нула) и тяхното положение ... точно там. Вселената и нейните закони на физиката просто не могат да позволят това да се случи. Благодаря на принципа на несигурността на Хайзенберг.
Следователно, винаги има малко движение, дори ако можете да стигнете до Абсолютна Нула, която не можете. Но не можете да извличате повече топлина от него.
Физикът Робърт Бойл беше един от първите, който разгледа възможността да има най-ниска възможна температура, която той нарече primum frigidum. През 1702 г. Гийом Амонтон създава термометър, който според него ще намали дъното при -240 С. Всъщност доста близо.
Но лорд Келвин е създал тази абсолютна скала през 1848 г., започваща от -273 C, или 0 келвина.
По това измерване, дори и с вятърния си вятър, Уинипег беше мрачен 223 келвина в този зимен ден.
Повърхността на Плутон, от друга страна, варира от ниска от 33 келвина до висока от 55 келвина. Това е -240 ° С до -218 ° С
Средната фонова температура в цялата Вселена е едва 2,7 келвина. Няма да намерите много места студени, освен ако не излезете на огромните космически празнини, които разделят галактически клъстери.
С течение на времето фоновата температура на Вселената ще продължи да спада, но всъщност никога няма да достигне абсолютната нула. Дори в години на Googol, когато последната супермасивна черна дупка най-накрая се изпари и няма останала използваема топлина във цялата Вселена.
Всъщност астрономите наричат това мрачно бъдеще „топлинна смърт“ на Вселената. Това е топлинна смърт, както и смъртта на цялата топлина. И щастие.
Може да се изненадате, като разберете, че най-студената температура в цялата Вселена е точно тук, на Земята. Е, понякога, така или иначе. И ако приемем, че извънземните нямат по-добра технология от нас, което вероятно правят.
По времето, когато записвам това видео, физиците са използвали лазери, за да охладят газ Rubidium-87 до само 170 нанокелвина, малка част от Absolute Zero. Всъщност те спечелиха Нобелова награда за работата си в откриването на кондензати на Бозе-Айнщайн.
НАСА всъщност работи върху нов експеримент, наречен лаборатория Cold Atom, който ще изпрати версия на тази технология до Международната космическа станция, където тя трябва да може да охлажда материал до 100 пикокелвина. Това е студено
Ето вашите заведения. Абсолютната нула е най-студената възможна температура, от която някога може да се достигне, точката, в която не може да се извлича допълнителна топлинна енергия от система. Никога не казвайте градуси келвин, ще предизвикате толкова много мъглявина. Вселената не може да съвпадне с нашите способности за генериране на студ ... все още. Вземете тази Вселена.
Обичам да чуя най-студената температура, която някога сте изпитвали лично. За мен това беше посещение в Буфало през декември. Това не е правилно.
Подкаст (аудио): Изтегляне (Продължителност: 6:54 - 2,4 МБ)
Абонирайте се: Apple Podcasts | Android | RSS
Podcast (видео): Изтегляне (Продължителност: 6:56 - 90.4MB)
Абонирайте се: Apple Podcasts | Android | RSS
