Definiția zero absolut. Temperatura zero absolut

Termenul de „temperatură” a apărut într-un moment în care fizicienii credeau că corpurile calde constau dintr-o cantitate mai mare dintr-o substanță specifică – calorică – decât aceleași corpuri, dar cele reci. Iar temperatura a fost interpretată ca o valoare corespunzătoare cantității de calorii din organism. De atunci, temperatura oricărui corp se măsoară în grade. Dar, în realitate, este o măsură a energiei cinetice a moleculelor în mișcare și, pe baza acesteia, ar trebui măsurată în Jouli, în conformitate cu sistemul SI de unități.

Conceptul de „temperatura zero absolut” provine din a doua lege a termodinamicii. Potrivit acestuia, procesul de transfer de căldură de la un corp rece la unul fierbinte este imposibil. Acest concept a fost introdus de fizicianul englez W. Thomson. Pentru realizările în fizică, i s-a acordat titlul nobiliar de „Domn” și titlul de „Baron Kelvin”. În 1848, W. Thomson (Kelvin) a sugerat utilizarea unei scale de temperatură, în care a luat ca punct de pornire temperatura zero absolută corespunzătoare frigului extrem și a luat grade Celsius ca preț de diviziune. Unitatea de Kelvin este 1/27316 din temperatura punctului triplu al apei (aproximativ 0 grade C), i.e. temperatura la care apa pura Se găsește imediat sub trei forme: gheață, apă lichidă și abur. temperatura este cea mai scăzută temperatură scăzută posibilă la care se oprește mișcarea moleculelor și nu mai este posibilă extragerea energiei termice din substanță. De atunci, scala de temperatură absolută a fost numită după el.

Temperatura este măsurată pe diferite scări

Scala de temperatură cea mai frecvent utilizată se numește scala Celsius. Este construit pe două puncte: pe temperatura tranziției de fază a apei de la lichid la vapori și a apei la gheață. A. Celsius în 1742 a propus să împartă distanța dintre punctele de referință în 100 de intervale și să ia apa ca zero, în timp ce punctul de îngheț este de 100 de grade. Dar suedezul K. Linnaeus a sugerat să se facă opusul. De atunci, apa îngheață la zero grade A. Celsius. Deși ar trebui să fiarbă exact în Celsius. Zero absolut Celsius corespunde cu minus 273,16 grade Celsius.

Există mai multe scări de temperatură: Fahrenheit, Réaumur, Rankine, Newton, Roemer. Au diviziuni diferite și de preț. De exemplu, cântarul Réaumur este construit și pe criteriile de fierbere și înghețare a apei, dar are 80 de diviziuni. Scara Fahrenheit, care a apărut în 1724, este folosită în viața de zi cu zi doar în unele țări ale lumii, inclusiv în SUA; unul - temperatura amestecului de apă gheață - amoniac și celălalt - corpul uman. Scara este împărțită în o sută de diviziuni. Zero Celsius corespunde cu 32. Conversia gradelor în Fahrenheit se poate face folosind formula: F \u003d 1,8 C + 32. Translație inversă: C \u003d (F - 32) / 1,8, unde: F - grade Fahrenheit, C - grade Celsius. Dacă vă este prea lene să numărați, accesați serviciul online de conversie Celsius în Fahrenheit. În casetă, introduceți numărul de grade Celsius, faceți clic pe „Calculați”, selectați „Fahrenheit” și faceți clic pe „Start”. Rezultatul va apărea imediat.

Numit după fizicianul englez (mai precis scoțian) William J. Rankin, contemporan Kelvin și unul dintre fondatorii termodinamicii tehnice. Există trei puncte importante în scara sa: începutul este zero absolut, punctul de îngheț al apei este de 491,67 grade Rankine și punctul de fierbere al apei este de 671,67 grade. Numărul de diviziuni dintre înghețarea apei și fierberea acesteia atât în ​​Rankine, cât și în Fahrenheit este de 180.

Majoritatea acestor cântare sunt folosite exclusiv de fizicieni. Iar 40% dintre liceenii americani chestionați zilele acestea au spus că nu știu ce este temperatura zero absolut.

Zero absolut corespunde unei temperaturi de -273,15 °C.

Se crede că zero absolut este de neatins în practică. Existența și poziția sa pe scara temperaturii rezultă din extrapolarea celor observate fenomene fizice, în timp ce o astfel de extrapolare arată că la zero absolut, energia mișcării termice a moleculelor și atomilor unei substanțe trebuie să fie egală cu zero, adică mișcarea haotică a particulelor se oprește și formează o structură ordonată, ocupând o poziție clară. la nodurile rețelei cristaline. Cu toate acestea, de fapt, chiar și la temperatura zero absolută, mișcările regulate ale particulelor care alcătuiesc materia vor rămâne. Fluctuațiile rămase, cum ar fi vibrațiile în punctul zero, se datorează proprietăților cuantice ale particulelor și vidului fizic care le înconjoară.

În prezent, laboratoarele de fizică au reușit să obțină temperaturi care depășesc zero absolut cu doar câteva milionatimi de grad; este imposibil de realizat, conform legilor termodinamicii.

Note

Literatură

• G. Burmin. Furtunică zero absolut. - M .: „Literatura pentru copii”, 1983.

Vezi si

Fundația Wikimedia. 2010 .

Vedeți ce este „zero absolut” în alte dicționare:

ZERO ABSOLUT, temperatura la care au toate componentele unui sistem cea mai mică cantitate energie admisibilă conform legilor MECANICII CANTICE; zero pe scara de temperatură Kelvin sau 273,15°C (459,67° Fahrenheit). La temperatura asta... Dicționar enciclopedic științific și tehnic

Temperatura este limita minimă de temperatură pe care a corpul fizic. Zero absolut este punctul de plecare pentru o scară de temperatură absolută, cum ar fi scala Kelvin. Pe scara Celsius, zero absolut corespunde unei temperaturi de −273 ... Wikipedia

TEMPERATURA ZERO ABSOLUT- originea scalei de temperatură termodinamică; situat la 273,16 K (Kelvin) sub (vezi) apă, i.e. egal cu 273,16 ° C (Celsius). Zero absolut este cea mai scăzută temperatură din natură și aproape de neatins... Marea Enciclopedie Politehnică

Aceasta este limita minimă de temperatură pe care o poate avea un corp fizic. Zero absolut este punctul de plecare pentru o scară de temperatură absolută, cum ar fi scala Kelvin. Pe scara Celsius, zero absolut corespunde unei temperaturi de -273,15 ° C. ... ... Wikipedia

Temperatura zero absolut este limita minimă de temperatură pe care o poate avea un corp fizic. Zero absolut este punctul de plecare pentru o scară de temperatură absolută, cum ar fi scala Kelvin. Pe scara Celsius, zero absolut corespunde ... ... Wikipedia

Razg. Neglijare O persoană nesemnificativă, nesemnificativă. FSRYA, 288; BTS, 24; ZS 1996, 33...

zero- zero absolut … Dicționar de idiomuri rusești

Zero și zero n., m., folosiți. comp. adesea Morfologie: (nu) ce? zero și zero, de ce? zero și zero, (vezi) ce? zero și zero, ce? zero și zero, despre ce? aproximativ zero, zero; pl. Ce? zerouri și zerouri, (nu) ce? zerouri și zerouri, de ce? zerouri și zerouri, (văd) ...... Dicţionar Dmitrieva

Zero absolut (zero). Razg. Neglijare O persoană nesemnificativă, nesemnificativă. FSRYA, 288; BTS, 24; ZS 1996, 33 La zero. 1. Jarg. ei spun Navetă. fier. Despre intoxicație severă. Yuganov, 471; Vakhitov 2003, 22. 2. Jarg. muzică Exact, în deplină conformitate cu ...... Marele dicționar de zicale rusești

absolut- absurditate absolută autoritate absolută impecabilitate absolută dezordine absolută ficțiune absolută imunitate absolută lider absolut minim absolut monarh absolut moralitate absolută zero absolut ... ... Dicționar de idiomuri rusești

Cărți

• Zero absolut, Pavel absolut. Viața tuturor creațiilor omului de știință nebun din rasa nes este foarte scurtă. Dar următorul experiment are șansa să existe. Ce-i urmează?...

Temperatura absolută zero corespunde cu 273,15 grade Celsius sub zero, 459,67 sub zero Fahrenheit. Pentru scala de temperatură Kelvin, această temperatură în sine este marcajul zero.

Esența temperaturii zero absolut

Conceptul de zero absolut provine din însăși esența temperaturii. Orice corp care cedează Mediul externîn cursul de . În acest caz, temperatura corpului scade, adică. a mai ramas mai putina energie. Teoretic, acest proces poate continua până când cantitatea de energie atinge un astfel de minim la care organismul nu o mai poate da.
Un vestitor îndepărtat al unei astfel de idei poate fi găsit deja în M.V. Lomonosov. Marele om de știință rus a explicat căldura prin mișcare „rotativă”. Prin urmare, gradul limitator de răcire este o oprire completă a unei astfel de mișcări.

Conform conceptelor moderne, temperatura zero absolut este la care moleculele au cel mai scăzut nivel de energie posibil. Cu mai puțină energie, adică la o temperatură mai scăzută, nici un corp fizic nu poate exista.

Teorie și practică

Temperatura zero absolut este un concept teoretic, este imposibil de realizat în practică, în principiu, chiar și în condițiile laboratoarelor științifice cu echipamente cele mai sofisticate. Dar oamenii de știință reușesc să răcească materia la temperaturi foarte scăzute, care sunt aproape de zero absolut.

La astfel de temperaturi, substanțele capătă proprietăți uimitoare pe care nu le pot avea în circumstanțe obișnuite. Mercurul, numit „argint viu” din cauza stării sale aproape lichide, devine solid la această temperatură, până la punctul în care poate bate cuie. Unele metale devin fragile, precum sticla. Cauciucul devine la fel de dur. Dacă un obiect de cauciuc este lovit cu un ciocan la o temperatură apropiată de zero absolut, se va sparge ca sticla.

O astfel de schimbare a proprietăților este, de asemenea, asociată cu natura căldurii. Cu cât temperatura corpului fizic este mai mare, cu atât moleculele se mișcă mai intens și mai haotic. Pe măsură ce temperatura scade, mișcarea devine mai puțin intensă, iar structura devine mai ordonată. Deci gazul devine lichid, iar lichidul devine solid. Nivelul limitativ de ordine este structura cristalină. La temperaturi ultra-scăzute, este dobândit chiar și de substanțele care în stare normală rămân amorfe, de exemplu, cauciucul.

Fenomene interesante apar cu metalele. Atomii rețelei cristaline vibrează cu o amplitudine mai mică, împrăștierea electronilor scade, prin urmare, rezistența electrică scade. Metalul capătă supraconductivitate, uz practic ceea ce pare foarte tentant, deși greu de realizat.

Surse:

• Livanova A. Temperaturi scăzute, zero absolut și mecanică cuantică

Corp- acesta este unul dintre conceptele de bază din fizică, ceea ce înseamnă forma de existență a materiei sau substanței. Acesta este un obiect material, care se caracterizează prin volum și masă, uneori și prin alți parametri. Corpul fizic este separat clar de alte corpuri printr-o graniță. Există mai multe tipuri speciale de corpuri fizice; enumerarea lor nu trebuie înțeleasă ca o clasificare.

În mecanică, un corp fizic este cel mai adesea înțeles ca un punct material. Acesta este un fel de abstractizare, a cărei principală proprietate este faptul că dimensiunile reale ale corpului pentru rezolvarea unei anumite probleme pot fi neglijate. Cu alte cuvinte, un punct material este un corp foarte specific care are dimensiuni, formă și alte caracteristici similare, dar nu sunt importante pentru a rezolva problema existentă. De exemplu, dacă trebuie să numărați un obiect pe o anumită secțiune a căii, puteți ignora complet lungimea acestuia atunci când rezolvați problema. Un alt tip de corpuri fizice considerate de mecanică este un corp absolut rigid. Mecanica unui astfel de corp este exact aceeași cu mecanica unui punct material, dar în plus are și alte proprietăți. Un corp absolut rigid este format din puncte, dar nici distanța dintre ele și nici distribuția masei nu se modifică sub sarcinile la care este supus corpul. Aceasta înseamnă că nu poate fi deformată. Pentru a determina poziția unui corp absolut rigid, este suficient să setați sistemul de coordonate atașat acestuia, de obicei cartezian. În cele mai multe cazuri, centrul de masă este și centrul sistemului de coordonate. Un corp absolut rigid nu există, dar o astfel de abstractizare este foarte convenabilă pentru rezolvarea multor probleme, deși nu este luată în considerare în mecanica relativistă, deoarece în timpul mișcărilor a căror viteză este comparabilă cu viteza luminii, acest model demonstrează contradicții interne. Opusul unui corp perfect rigid este un corp deformabil, care poate fi deplasat unul față de celălalt. Există tipuri speciale de corpuri fizice în alte ramuri ale fizicii. De exemplu, în termodinamică, este introdus conceptul de corp complet negru. Acest model ideal, un corp fizic care absoarbe absolut toate radiațiile electromagnetice care cad pe el. În același timp, el însuși poate produce radiații electromagnetice și poate avea orice culoare. Un exemplu de obiect care este cel mai apropiat ca proprietăți de un corp complet negru este Soarele. Dacă luăm substanțe care sunt larg răspândite dincolo de Pământ, atunci ne putem aminti funinginea, care absoarbe 99% din ceea ce cade pe ea, cu excepția infraroșului, care este mult mai rău la absorbție.

Videoclipuri asemănătoare

Zero absolut corespunde unei temperaturi de -273,15 °C.

Se crede că zero absolut este de neatins în practică. Existența și poziția sa pe scara temperaturii rezultă din extrapolarea fenomenelor fizice observate, în timp ce o astfel de extrapolare arată că la zero absolut, energia mișcării termice a moleculelor și atomilor unei substanțe trebuie să fie egală cu zero, adică mișcarea haotică a particulelor se oprește și formează o structură ordonată, ocupând o poziție clară în nodurile rețelei cristaline. Cu toate acestea, de fapt, chiar și la temperatura zero absolută, mișcările regulate ale particulelor care alcătuiesc materia vor rămâne. Fluctuațiile rămase, cum ar fi vibrațiile în punctul zero, se datorează proprietăților cuantice ale particulelor și vidului fizic care le înconjoară.

În prezent, laboratoarele de fizică au reușit să obțină temperaturi care depășesc zero absolut cu doar câteva milionatimi de grad; este imposibil de realizat, conform legilor termodinamicii.

Note

Literatură

• G. Burmin. Furtunică zero absolut. - M .: „Literatura pentru copii”, 1983.

Vezi si

Fundația Wikimedia. 2010 .

Vedeți ce este „zero absolut” în alte dicționare:

Temperaturi, originea temperaturii pe scara de temperatură termodinamică (vezi SCALA DE TEMPERATURĂ TERMODINAMICĂ). Zero absolut este situat la 273,16 ° C sub temperatura punctului triplu (vezi PUNCT TRIPLU) al apei, pentru care ... ... Dicţionar enciclopedic

Temperaturile, originea temperaturii pe scara termodinamică a temperaturii. Zero absolut este situat la 273,16°C sub temperatura punctului triplu al apei (0,01°C). Zero absolut este fundamental de neatins, temperaturile practic au fost atinse, ...... Enciclopedia modernă

Temperaturile sunt originea citirii temperaturii pe scala de temperatură termodinamică. Zero absolut este situat la 273,16.C sub temperatura punctului triplu al apei, pentru care se acceptă valoarea de 0,01.C. Zero absolut este fundamental de neatins (vezi ...... Dicţionar enciclopedic mare

Temperatura care exprimă absența căldurii este de 218 ° C. Dicționar de cuvinte străine incluse în limba rusă. Pavlenkov F., 1907. temperatura zero absolut (fizic) – cea mai scăzută temperatură posibilă (273,15°C). Dicționar mare ...... Dicționar de cuvinte străine ale limbii ruse

zero absolut- Temperatura extrem de scăzută la care se oprește mișcarea termică a moleculelor, în scala Kelvin zero absolut (0°K) corespunde cu -273,16 ± 0,01°C... Dicţionar de geografie

Există, număr de sinonime: 15 runda zero (8) om scund(32) prăjiți mici... Dicţionar de sinonime

Temperatura extrem de scăzută la care se oprește mișcarea termică a moleculelor. Presiunea și volumul unui gaz ideal, conform legii lui Boyle Mariotte, devin egale cu zero, iar punctul de referință pentru temperatura absolută pe scara Kelvin este luat ... ... Dicționar ecologic

zero absolut- - [A.S. Goldberg. Dicţionar de energie engleză rusă. 2006] Subiecte energie în general EN zero point … Manualul Traducătorului Tehnic

Punct de referință de temperatură absolută. Corespunde la 273,16 ° C. În prezent, în laboratoarele fizice, a fost posibil să se obțină o temperatură care depășește zero absolut cu doar câteva milionatimi de grad, dar pentru a o atinge, conform legilor ... ... Enciclopedia Collier

zero absolut- absoliutusis nulis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Termodinaminės temperatūros atskaitos pradžia, esanti 273,16 K žemiau vandens trigubojo taško. Tai 273,16 °C, 459,69 °F arba 0 K temperatūra. atitikmenys: engl.… … Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas

zero absolut- absoliutusis nulis statusas T sritis chemija apibrėžtis Kelvino skalės nulis (−273,16 °C). atitikmenys: engl. zero absolut rus. zero absolut... Chemijos terminų aiskinamasis žodynas

Când buletinul meteorologic prezice temperaturi în jurul zero, nu trebuie să mergeți la patinoar: gheața se va topi. Temperatura de topire a gheții este considerată zero grade Celsius - cea mai comună scară de temperatură.
Suntem bine conștienți de grade negative ale scalei Celsius - grade<ниже нуля>, grade de frig. Cea mai scăzută temperatură de pe Pământ a fost înregistrată în Antarctica: -88,3°C. În afara Pământului, sunt posibile temperaturi și mai scăzute: pe suprafața Lunii la miezul nopții lunare poate ajunge la -160°C.
Dar nicăieri nu pot exista temperaturi arbitrar scăzute. Temperatura extrem de scăzută - zero absolut - pe scara Celsius corespunde cu - 273,16 °.
Din zero absolut provine absolutul scara de temperatură, scara Kelvin. Gheața se topește la 273,16 ° Kelvin, iar apa fierbe la 373,16 ° K. Astfel, gradul K este egal cu gradul C. Dar pe scara Kelvin, toate temperaturile sunt pozitive.
De ce este 0°K limita frigului?
Căldura este mișcarea haotică a atomilor și moleculelor de materie. Când o substanță este răcită, energia termică este luată din ea și, în acest caz, mișcarea aleatorie a particulelor slăbește. In final, cu racire puternica, termica<пляска>particulele se opresc aproape complet. Atomii și moleculele ar îngheța complet la o temperatură care este considerată zero absolut. Conform principiilor mecanicii cuantice, la zero absolut, tocmai mișcarea termică a particulelor s-ar opri, dar particulele în sine nu ar îngheța, deoarece nu pot fi complet în repaus. Astfel, la zero absolut, particulele trebuie să păstreze încă un fel de mișcare, care se numește zero.

Cu toate acestea, a răci o substanță la o temperatură sub zero absolut este o idee la fel de lipsită de sens precum, să zicem, intenția<идти медленнее, чем стоять на месте>.

Mai mult, chiar și atingerea zeroului absolut exact este, de asemenea, aproape imposibilă. Nu poți decât să te apropii de el. Pentru că absolut toată energia sa termică nu poate fi luată de la o substanță prin niciun mijloc. O parte din energia termică rămâne în timpul celei mai profunde răciri.
Cum ajung ei la temperaturi foarte scăzute?
Înghețarea unei substanțe este mai dificilă decât încălzirea acesteia. Acest lucru poate fi văzut cel puțin dintr-o comparație între designul aragazului și al frigiderului.
În majoritatea frigiderelor de uz casnic și industrial, căldura este îndepărtată datorită evaporării unui lichid special - freonul, care circulă prin tuburile metalice. Secretul este că freonul poate rămâne în stare lichidă doar la o temperatură suficient de scăzută. În camera frigorifică, datorită căldurii camerei, se încălzește și fierbe, transformându-se în abur. Dar aburul este comprimat de compresor, lichefiat și intră în evaporator, compensând pierderea freonului care se evaporă. Energia este folosită pentru a rula compresorul.
În dispozitivele de răcire profundă, purtătorul de frig este un lichid superrece - heliu lichid. Incolor, usor (de 8 ori mai usor decat apa), fierbe sub presiune atmosferica la 4,2°K, iar in vid la 0,7°K. O temperatură și mai scăzută este dată de izotopul luminos al heliului: 0,3°K.
Este destul de dificil să amenajezi un frigider cu heliu permanent. Cercetarea se realizează pur și simplu în băi de heliu lichid. Și pentru a lichefia acest gaz, fizicienii folosesc tehnici diferite. De exemplu, heliul prerăcit și comprimat este expandat prin eliberarea acestuia printr-o gaură subțire într-o cameră de vid. În același timp, temperatura încă scade și o parte din gaz se transformă într-un lichid. Este mai eficient nu numai să extindeți gazul răcit, ci și să îl faceți să funcționeze - să mutați pistonul.
Heliul lichid rezultat este depozitat în termosuri speciale - vase Dewar. Costul acestui lichid cel mai rece (singurul care nu îngheață la zero absolut) este destul de mare. Cu toate acestea, heliul lichid este acum folosit din ce în ce mai pe scară largă, nu numai în știință, ci și în diferite dispozitive tehnice.
Cele mai scăzute temperaturi au fost atinse într-un mod diferit. Se pare că moleculele unor săruri, cum ar fi alaunul de potasiu-crom, se pot roti de-a lungul liniilor de forță magnetice. Această sare este răcită preliminar cu heliu lichid la 1°K și plasată într-un câmp magnetic puternic. În acest caz, moleculele se rotesc de-a lungul liniilor de forță, iar căldura eliberată este luată de heliu lichid. Apoi câmpul magnetic este îndepărtat brusc, moleculele se întorc din nou în direcții diferite, iar

această muncă duce la răcirea în continuare a sării. Astfel, s-a obţinut o temperatură de 0,001° K. Printr-o metodă similară în principiu, folosind alte substanţe, se poate obţine o temperatură şi mai mică.
cea mai scăzută temperatură obținut până acum pe Pământ este de 0,00001°K.

Superfluiditate

Substanța înghețată la temperaturi ultra-scăzute în băile de heliu lichid se schimbă considerabil. Cauciucul devine casant, plumbul devine dur ca oțelul și rezistent, multe aliaje cresc rezistența.

Heliul lichid în sine se comportă într-un mod deosebit. La temperaturi sub 2,2 °K, capătă o proprietate fără precedent pentru lichidele obișnuite - superfluiditatea: o parte își pierde complet vâscozitatea și curge fără frecare prin cele mai înguste fante.
Acest fenomen a fost descoperit în 1937. fizician sovietic Academician P. JI. Kapitsa, a fost explicat apoi de către academicianul JI. D. Landau.
Se pare că la temperaturi ultra-scăzute, legile cuantice ale comportamentului materiei încep să afecteze în mod vizibil. Așa cum cere una dintre aceste legi, energia poate fi transferată de la corp la corp doar în porțiuni destul de definite - cuante. Există atât de puține cuante de căldură în heliul lichid încât nu sunt suficiente pentru toți atomii. O parte din lichid, lipsită de cuante de căldură, rămâne la temperatura zero absolută, atomii săi nu participă deloc la mișcarea termică aleatorie și nu interacționează în niciun fel cu pereții vasului. Această parte (a fost numită heliu-H) posedă superfluiditate. Pe măsură ce temperatura scade, heliul-II devine din ce în ce mai mult, iar la zero absolut, tot heliul s-ar transforma în heliu-N.
Superfluiditatea a fost acum studiată în detaliu și a găsit chiar o aplicație practică utilă: cu ajutorul ei, este posibilă separarea izotopilor de heliu.

Supraconductivitate

Aproape de zero absolut, au loc modificări extrem de curioase în proprietățile electrice ale anumitor materiale.
În 1911, fizicianul olandez Kamerling-Onnes a făcut o descoperire neașteptată: s-a dovedit că la o temperatură de 4,12 ° K, rezistența electrică dispare complet în mercur. Mercurul devine supraconductor. Curentul electric indus în inelul supraconductor nu se descompune și poate curge aproape pentru totdeauna.
Deasupra unui astfel de inel, o minge supraconductoare va pluti în aer și nu va cădea, ca dintr-un basm.<гроб Магомета>, deoarece greutatea sa este compensată de repulsia magnetică dintre inel și minge. La urma urmei, curentul neamortizat din inel va crea un câmp magnetic și, la rândul său, va induce un curent electric în minge și, împreună cu acesta, un câmp magnetic direcționat opus.
Pe lângă mercur, staniul, plumbul, zincul și aluminiul au supraconductivitate aproape de zero absolut. Această proprietate a fost găsită în 23 de elemente și peste o sută de aliaje și alți compuși chimici diferiți.
Temperaturile la care apare supraconductivitatea (temperaturi critice) sunt într-un interval destul de larg, de la 0,35°K (hafniu) la 18°K (aliaj niobiu-staniu).
Fenomenul de supraconductivitate, precum și super-
fluiditate, studiată în detaliu. Dependența temperaturilor critice de structura internă a materialelor și externă camp magnetic. A fost dezvoltată o teorie profundă a supraconductivității (o contribuție importantă a fost adusă de omul de știință sovietic academicianul N. N. Bogolyubov).
Esența acestui fenomen paradoxal este din nou pur cuantică. La temperaturi foarte scăzute, electronii intră

supraconductorul formează un sistem de particule legate în perechi care nu pot emite energie rețea cristalină, cheltuiți quante de energie pentru a o încălzi. Perechile de electroni se mișcă ca<танцуя>, între<прутьями решетки>- ioni și ocoliți-i fără ciocniri și transfer de energie.
Supraconductivitatea este din ce în ce mai folosită în tehnologie.
De exemplu, intră în practică solenoizii supraconductori - bobine supraconductoare scufundate în heliu lichid. Odată indus curentul și, în consecință, câmpul magnetic poate fi stocat în ele pentru un timp arbitrar îndelungat. Poate atinge o valoare gigantică - peste 100.000 de oersted. În viitor, vor apărea fără îndoială dispozitive superconductoare industriale puternice - motoare electrice, electromagneți etc.
În electronica radio, amplificatoarele și generatoarele suprasensibile încep să joace un rol semnificativ. undele electromagnetice, care funcționează mai ales bine în băile cu heliu lichid - acolo cel intern<шумы>echipamente. În tehnologia informatică electronică, se promite un viitor strălucit pentru comutatoarele superconductoare de putere redusă - criotroni (vezi art.<Пути электроники>).
Nu este greu de imaginat cât de tentant ar fi să avansezi acțiunea. dispozitive similare la temperaturi mai ridicate, mai accesibile. ÎN În ultima vreme se deschide speranța de a crea supraconductori de film polimeric. Natura particulară a conductivității electrice în astfel de materiale promite o oportunitate genială de a menține supraconductivitatea chiar și la temperaturile camerei. Oamenii de știință caută constant modalități de a-și realiza această speranță.

În adâncul stelelor

Și acum să privim în tărâmul celui mai tare lucru din lume - în măruntaiele stelelor. Unde temperaturile ajung la milioane de grade.
Mișcarea termică haotică din stele este atât de intensă încât atomii întregi nu pot exista acolo: ei sunt distruși în nenumărate ciocniri.
Prin urmare, o substanță atât de puternic încălzită nu poate fi solidă, lichidă sau gazoasă. Este în stare de plasmă, adică un amestec de încărcate electric<осколков>atomi – nuclee atomice și electroni.
Plasma este un fel de stare a materiei. Deoarece particulele sale sunt încărcate electric, ele se supun cu sensibilitate forțelor electrice și magnetice. Prin urmare, apropierea a două nuclee atomice (ele poartă o sarcină pozitivă) este un fenomen rar. Doar cand densități mariși temperaturi uriașe care se lovesc unele de altele nuclee atomice capabil să se apropie. Apoi au loc reacții termonucleare - sursa de energie pentru stele.
Cea mai apropiată stea de noi - Soarele constă în principal din plasmă de hidrogen, care este încălzită în intestinele stelei până la 10 milioane de grade. În astfel de condiții, se întâmplă întâlniri apropiate de nuclee rapide de hidrogen - protoni, deși rare. Uneori, protonii care se apropie interacționează: după ce au depășit repulsia electrică, ei cad în puterea forțelor nucleare gigantice de atracție, rapid.<падают>unul pe altul și fuzionează. Aici are loc o rearanjare instantanee: în loc de doi protoni, apar un deuteron (nucleul unui izotop greu de hidrogen), un pozitron și un neutrin. Energia eliberată este de 0,46 milioane de electroni volți (Mev).
Fiecare proton solar individual poate intra într-o astfel de reacție în medie o dată la 14 miliarde de ani. Dar există atât de mulți protoni în măruntaiele luminii, încât aici și colo are loc acest eveniment improbabil - iar steaua noastră arde cu flacăra sa uniformă, orbitoare.
Sinteza deuteronilor este doar primul pas în transformările termonucleare solare. Deuteronul nou-născut foarte curând (în medie după 5,7 secunde) se combină cu încă un proton. Apar un nucleu de heliu ușor și o rază gamma radiatie electromagnetica. Se eliberează 5,48 MeV de energie.
În cele din urmă, în medie, o dată la un milion de ani, două nuclee de heliu ușor pot converge și fuzionează. Apoi se formează un nucleu obișnuit de heliu (particulă alfa) și doi protoni sunt despărțiți. Se eliberează 12,85 MeV de energie.
Acest lucru în trei etape<конвейер>reactiile termonucleare nu este singura. Există un alt lanț de transformări nucleare, mai rapide. Nucleii atomici de carbon și azot participă la el (fără a fi consumați). Dar, în ambele cazuri, particulele alfa sunt sintetizate din nucleele de hidrogen. Figurat vorbind, plasma solară cu hidrogen<сгорает>, a se transforma in<золу>- plasma cu heliu. Și în procesul de sinteză a fiecărui gram de plasmă de heliu sunt eliberate 175 mii kWh de energie. O cantitate mare!
În fiecare secundă, Soarele radiază 4.1033 ergi de energie, pierzând 4.1012 g (4 milioane de tone) de materie. Dar masa totală a Soarelui este de 2 1027 de tone, ceea ce înseamnă că într-un milion de ani, din cauza emisiei de radiații, Soarele<худеет>doar o zece milioane din masa sa. Aceste cifre ilustrează elocvent eficacitatea reacțiilor termonucleare și puterea calorică gigantică a energiei solare.<горючего>- hidrogen.
Fuziunea termonucleară pare a fi principala sursă de energie pentru toate stelele. La diferite temperaturi și densități ale interioarelor stelare, au loc diferite tipuri de reacții. În special, solar<зола>- nuclee de heliu - la 100 de milioane de grade devine ea însăși termonuclear<горючим>. Apoi, chiar și nuclee atomice mai grele - carbon și chiar oxigen - pot fi sintetizați din particule alfa.
Potrivit multor oameni de știință, întreaga noastră Metagalaxie în ansamblu este, de asemenea, fructul fuziunii termonucleare, care a avut loc la o temperatură de un miliard de grade (vezi art.<Вселенная вчера, сегодня и завтра>).

Spre soarele artificial

Conținutul extraordinar de calorii al termonuclearelor<горючего>a determinat oamenii de știință să caute implementarea artificială a reacțiilor de fuziune nucleară.
<Горючего>Există mulți izotopi ai hidrogenului pe planeta noastră. De exemplu, hidrogen tritiu supergreu poate fi obținut din litiu metalic în reactoare nucleare. Și hidrogenul greu - deuteriul face parte din apa grea, care poate fi extrasă din apa obișnuită.
Hidrogenul greu extras din două pahare de apă obișnuită ar furniza într-un reactor de fuziune la fel de multă energie cât o oferă acum arderea unui baril de benzină premium.
Dificultatea constă în preîncălzire<горючее>la temperaturi la care se poate aprinde cu un puternic foc termonuclear.
Această problemă a fost rezolvată pentru prima dată în bomba cu hidrogen. Izotopii de hidrogen de acolo sunt aprinși de o explozie bombă atomică, care este însoțită de încălzirea substanței la multe zeci de milioane de grade. Într-o versiune a bombei cu hidrogen, combustibilul termonuclear este un compus chimic de hidrogen greu cu litiu ușor - deuterură de lumină l și t și i. Această pulbere albă, asemănătoare cu sarea de masă,<воспламеняясь>din<спички>, care este bomba atomică, explodează instantaneu și creează o temperatură de sute de milioane de grade.
Pentru a iniția o reacție termonucleară pașnică, trebuie în primul rând să înveți cum, fără serviciile unei bombe atomice, să se încălzească doze mici dintr-o plasmă suficient de densă de izotopi de hidrogen la temperaturi de sute de milioane de grade. Această problemă este una dintre cele mai dificile din fizica aplicată modernă. Oamenii de știință din întreaga lume lucrează la el de mulți ani.
Am spus deja că mișcarea haotică a particulelor este cea care creează încălzirea corpurilor, iar energia medie a mișcării lor aleatoare corespunde temperaturii. A încălzi un corp rece înseamnă a crea această tulburare în orice fel.
Imaginați-vă că două grupuri de alergători se repezi rapid unul spre celălalt. Așa că s-au ciocnit, s-au amestecat, a început o mulțime, confuzie. Mare mizerie!
Aproximativ în același mod, fizicienii au încercat la început să obțină o temperatură ridicată - împingând jeturi de gaz. presiune ridicata. Gazul a fost încălzit până la 10 mii de grade. La un moment dat a fost un record: temperatura este mai mare decât la suprafața Soarelui.
Dar cu această metodă, încălzirea suplimentară, destul de lentă, neexplozivă a gazului este imposibilă, deoarece dezordinea termică se răspândește instantaneu în toate direcțiile, încălzind pereții camerei experimentale și mediul. Căldura rezultată părăsește rapid sistemul și este imposibil să-l izolezi.
Dacă jeturile de gaz sunt înlocuite cu fluxuri de plasmă, problema izolației termice rămâne foarte dificilă, dar există și speranță pentru rezolvarea acesteia.
Adevărat, plasma nu poate fi protejată de pierderile de căldură de vasele fabricate chiar și din cea mai refractară substanță. În contact cu pereții solidi, plasma fierbinte se răcește imediat. Pe de altă parte, se poate încerca să țină și să încălziți plasma creând acumularea acesteia în vid, astfel încât să nu atingă pereții camerei, ci să atârne în gol, fără să atingă nimic. Aici ar trebui să profităm de faptul că particulele de plasmă nu sunt neutre, precum atomii de gaz, ci încărcate electric. Prin urmare, în mișcare, ele sunt supuse acțiunii forțelor magnetice. Se pune problema: aranjarea unui câmp magnetic de configurație specială în care plasma fierbinte să atârne ca într-o pungă cu pereți invizibili.
Cel mai simplu gen un astfel de câmp este creat automat atunci când pulsurile puternice sunt trecute prin plasmă curent electric. În acest caz, în jurul filamentului de plasmă sunt induse forțe magnetice, care au tendința de a comprima filamentul. Plasma se separă de pereții tubului de descărcare, iar temperatura crește la 2 milioane de grade în apropierea axei filamentului într-o val de particule.
În țara noastră, astfel de experimente au fost efectuate încă din 1950 sub îndrumarea Academicienilor JI. A. Artsimovici și M.A. Leontovici.
O altă direcție a experimentelor este folosirea unei sticle magnetice, propusă în 1952 de fizicianul sovietic G. I. Budker, acum academician. Sticla magnetică este plasată într-un corktron - o cameră de vid cilindrică echipată cu o înfășurare externă, care se îngroașă la capetele camerei. Curentul care curge prin înfășurare creează un câmp magnetic în cameră. Liniile sale de forță în partea de mijloc sunt paralele cu generatricele cilindrului, iar la capete sunt comprimate și formează dopuri magnetice. Particulele de plasmă injectate într-o sticlă magnetică se ondulează în jurul liniilor de forță și sunt reflectate de dopuri. Ca urmare, plasma este păstrată în interiorul sticlei pentru o perioadă de timp. Dacă energia particulelor de plasmă introduse în sticlă este suficient de mare și sunt suficiente, ele intră în interacțiuni complexe de forță, mișcarea lor ordonată inițial se încurcă, devine dezordonată - temperatura nucleelor ​​de hidrogen crește la zeci de milioane de grade .
Încălzirea suplimentară se realizează prin electromagnetică<ударами>prin plasmă, comprimarea câmpului magnetic etc. Acum plasma nucleelor ​​grele de hidrogen este încălzită la sute de milioane de grade. Adevărat, acest lucru se poate face fie pentru o perioadă scurtă de timp, fie la o densitate scăzută a plasmei.
Pentru a excita o reacție auto-susținută, este necesară creșterea în continuare a temperaturii și a densității plasmei. Acest lucru este greu de realizat. Cu toate acestea, problema, așa cum sunt convinși oamenii de știință, este incontestabil rezolvabilă.

G.B. Anfilov

Postarea de fotografii și citarea articolelor de pe site-ul nostru pe alte resurse este permisă cu condiția să fie furnizat un link către sursă și fotografii.