Защо температурите се покачват до 1 млрд. градуса, но падат едва до -273°C?
Температурата е едно от тези фундаментални понятия, които, въпреки и да боравим всекидневно с тях, могат много елементарно да ни озадачат. И това значими освен за хората, които не са експерти. Температурата е основно научно разбиране от епохи и разбирането на нейните граници е значимо освен от научна позиция.
Всичко се свежда до термодинамиката, която учи силата, температурата, топлината и работата, както и тяхната взаимовръзка. Четирите закона (от нулевия до третия) са толкоз фундаментални, че се срещат в изцяло разнообразни дисциплини. И хората са посветили живота си на опитите да ги опровергаят (без успех).
Нулевият закон на термодинамиката е физичен принцип, който утвърждава, че в изолирана система в последна сметка постоянно се доближава до термодинамично равновесие и освен това състояние всички елементи на системата са с една и съща температура. Принципът може да бъде дефиниран по този начин:
Ако термодинамична система A се намира в термодинамично равновесие със система B, а на собствен ред система B се намира в термодинамично равновесие със система C, то A и C са също в термодинамично равновесие. Това значително значи, че термометрите в действителност съставляват прецизен метод за премерване на нещата и в случай че някой каже, че през вчерашния ден е било Х градуса, а по-късно добави, че през днешния ден също е Х градуса, това значи, че и двата дни са имали една и съща температура.
Една от обичаните ни аналогии за останалите три закона е обвързвана с Вселената като самобитна игрална маса. Първият се отнася до съхраняването на силата и той е равноценен на това да знаете, че не можете да спечелите на тази маса, тъй като няма по какъв начин да създадете нещо от нищото. Вторият ни споделя, че даже равният резултат е неосъществим. Нито една система не е стопроцентово ефикасна и ентропията постоянно се усилва в изолирана система. Съжалявам, фенове на машините с безконечни мотори, само че това не може да се направи.
Третият споделя, че не можете да напускате масата. Не можете да изберете да не играете тази игра. Където и да отидете, сте подвластни на законите на термодинамиката, а те допускат, че има последна най-ниска допустима температура: безспорната нула.
Какво е безспорната нула?
Температурата на даден обект или вещество е вследствие от придвижването на молекулите му. Колкото по-топло е, толкоз повече молекулите се разклащат. Когато силата се лишава от системата посредством термодинамични процеси (като в хладилника например), молекулите се забавят.
И тъкмо тук се появява безспорната нула. Ще има точка, в която молекулите ще са в застой, ще бъдат неподвижни. Няма по какъв начин да ги забавим в допълнение. Не може да се доближи до по-ниска температура.
Стойността на безспорната нула е -273,15°C (-459,67°F) или просто 0 Келвина в скалата на Международната система единици. Рекордът за най-ниска температура, постиган в миналото, бе строшен доскоро повече от година, когато рубидиев газ бе охладен до 38 пикокелвина (3,8 * 10-11 К) – напълно мъничко над безспорната нула.
Коя е най-горещата температура във Вселената?
Хората обичат симетрията. Ето за какво няма по какъв начин да не се запитаме щом има долна, дали не съществува и горна граница? Е, когато става дума за това какъв брой горещо може да бъде нещо, нещата не са чак толкоз ясни. Най-горещата температура, създавана в миналото в лабораторни условия, е 5 трилиона Келвина. Тя беше генерирана в Големия адронен ускорител и действително това е температурата на Вселената мигове след Големия гърмеж.
Но можем ли да реализираме по-високи стойности? Вероятно е изцяло допустимо. Когато става дума за физиката на най-горещото, занапред ни следва да открием нещо толкоз закрепено като безспорната нула. При безспорната жега съществуват няколко разнообразни благоприятни условия, тя да вземем за пример би могла да бъде 10 000 пъти по-гореща от това, което сме реализирали в ускорителите на частици. Но не е строго закрепена.
Единствената граница, която може да се открие във физиката, зависи от по този начин наречената канара на Планк. Този набор от мерни единици зависи извънредно от физични константи и нормално ни подсказва за моментите, в които физиката се разпада. Температурата на Планк е еквивалентна на 1,4 x 1032 К. Това е 100 милиарда милиарда пъти повече от това, което можете да получите в ускорител на частици. Учените не имат вяра, че е допустимо да се получи по-висока температура от тази, само че същинската граница може да е доста по-ниска.
Източник: IFLScience
