• Haupt
  • Blog

FERNER

Blog

Was ist der absolute Nullpunkt?

Kanadier haben nicht viel, worauf sie stolz sein können, aber wir können Sie mit unserer Fähigkeit erfreuen, eisigen Temperaturen standzuhalten. Jetzt lebe ich an der Westküste, bin also weich und schwach und habe selten Temperaturen unter dem Gefrierpunkt.

Aber für einige meiner kanadischen Brüder können die Temperaturen auf ein Niveau sinken, das Ihr Geist und Ihr Körper kaum begreifen können. Ich habe zum Beispiel einen Freund, der in Winnipeg, Manitoba, lebt. Für einen Tag im letzten Winter sanken die Temperaturen dort auf -31 ° C, aber mit der Windchill fühlte es sich an wie -50 ° C. Am selben Tag war es auf dem Mars milde -29 °C. Auf dem Mars!

Aber für Wissenschaftler und das Universum kann es viel kälter werden. So kalt, dass sie eine ganz andere Temperaturskala – Kelvin – verwenden, um zu messen, wie weit die Dinge von der kältesten möglichen Temperatur entfernt sind: Absolute Zero.

Nirgendwo nah am absoluten Nullpunkt. Bildnachweis: Osccarr (CC BY 2.0)

Nirgendwo nah am absoluten Nullpunkt. Bildnachweis: Osccarr (CC BY 2.0)

Auf der Celsius-Skala beträgt der absolute Nullpunkt -273,15 Grad. Und in Fahrenheit sind es -459,67 Grad. In der Kelvin-Skala ist es jedoch sehr einfach. Der absolute Nullpunkt beträgt 0 Kelvin.



An dieser Stelle wird ein Wissenschaftserklärer in ein Minenfeld mit falscher Verwendung stolpern. Es ist nicht 0 Grad Kelvin, du sagst nicht den Grad-Anteil, nur den Kelvin-Anteil. Nur Kelvin.

Dies liegt daran, dass Sie den Kurs um 15 Grad geändert haben, wenn Sie etwas von einem beliebigen Punkt aus messen, beispielsweise die Richtung, in die Sie gerade gedreht haben. Aber wenn Sie von einem absoluten Punkt aus messen, wie der niedrigsten von der Natur definierten physikalischen Temperatur, senken Sie die Gradzahl, weil es sich um einen absoluten Wert handelt. Ein absoluter Nullpunkt.

Das habe ich natürlich auch falsch verstanden. Dieses Zeug ist schwer.

Wie auch immer, zurück zum Absoluten Nullpunkt.

Immer noch nicht kalt genug. Bildnachweis: Lori Cuthbert (CC BY 2.0)

Immer noch nicht kalt genug. Bildnachweis: Lori Cuthbert (CC BY 2.0)

Absolute Zero ist die kälteste mögliche Temperatur, die theoretisch erreicht werden kann. An dieser Stelle kann einer Anlage keine Wärmeenergie entzogen, keine Arbeit verrichtet werden. Es ist tot, Jim.

Aber es ist völlig theoretisch. Es ist praktisch unmöglich, etwas auf den absoluten Nullpunkt herunterzukühlen. Um etwas abzukühlen, müssen Sie Arbeit verrichten, um ihm Wärme zu entziehen. Je kälter Sie werden, desto mehr Arbeit müssen Sie tun. Um den Absoluten Nullpunkt zu erreichen, müssten Sie unendlich viel Arbeit leisten. Und das ist lächerlich.

Wie Sie wahrscheinlich im Physik- oder Chemieunterricht gelernt haben, übersetzt sich die Temperatur eines Gases in die Bewegung der Teilchen im Gas. Wenn Sie ein Gas abkühlen, indem Sie ihm Wärme entziehen, verlangsamen sich die Partikel.

Sie würden also denken, dass durch das Abkühlen von etwas auf den absoluten Nullpunkt alle Partikelbewegungen in diesem Etwas aufhören würden. Das stimmt aber nicht.

Aus quantenmechanischer Sicht kann man nie den Ort und den Impuls von Teilchen gleichzeitig kennen. Wenn die Teilchen anhalten würden, würdest du ihren Impuls (Null) und ihre Position kennen … genau dort. Das Universum und seine physikalischen Gesetze können das einfach nicht zulassen. Danke dem Heisenbergschen Unsicherheitsprinzip.

Daher gibt es immer ein wenig Bewegung, auch wenn Sie zum Absoluten Nullpunkt gelangen könnten, was Sie nicht können. Aber Sie können ihm keine Wärme mehr entziehen.

Der Physiker Robert Boyle war einer der ersten, der die Möglichkeit einer niedrigstmöglichen Temperatur in Betracht zog, die er Primum frigidum nannte. Im Jahr 1702 schuf Guillaume Amontons ein Thermometer, von dem er berechnete, dass es bei -240 ° C seinen Tiefpunkt erreichen würde. Eigentlich ziemlich nahe.

Aber es war Lord Kelvin, der diese absolute Skala im Jahr 1848 erstellte, beginnend bei -273 C oder 0 Kelvin.

Ein Foto von Lord Kelvin.

Ein Foto von Lord Kelvin.

Nach dieser Messung hatte Winnipeg trotz seines Windchills an diesem Wintertag milde 223 Kelvin.

Die Oberfläche von Pluto hingegen variiert von einem Tiefstwert von 33 Kelvin bis zu einem Höchstwert von 55 Kelvin. Das sind -240 C bis -218 C.

Die durchschnittliche Hintergrundtemperatur im gesamten Universum beträgt nur 2,7 Kelvin. Sie werden nicht viele Orte finden, die so kalt sind, es sei denn, Sie erreichen die riesigen kosmischen Leeren, die Galaxienhaufen trennen.

Im Laufe der Zeit wird die Hintergrundtemperatur des Universums weiter sinken, aber sie wird nie den absoluten Nullpunkt erreichen. Selbst in Googol-Jahren, wenn das letzte supermassive Schwarze Loch endlich verdampft ist und es im gesamten Universum keine nutzbare Wärme mehr gibt.

Tatsächlich nennen Astronomen diese düstere Zukunft den „Hitzetod“ des Universums. Es ist der Hitzetod, wie der Tod aller Hitze. Und Glück.

Sie werden vielleicht überrascht sein zu wissen, dass die kälteste Temperatur im gesamten Universum genau hier auf der Erde herrscht. Naja, manchmal jedenfalls. Und vorausgesetzt, die Außerirdischen haben keine bessere Technologie als wir, was sie wahrscheinlich tun.

Zu der Zeit, als ich dieses Video aufnehme, haben Physiker Laser verwendet, um Rubidium-87-Gas auf nur 170 Nanokelvin abzukühlen, einen winzigen Bruchteil über dem absoluten Nullpunkt. Tatsächlich erhielten sie einen Nobelpreis für ihre Arbeit bei der Entdeckung von Bose-Einstein-Kondensaten.

Die NASA arbeitet derzeit an einem neuen Experiment namens Cold Atom Lab, das eine Version dieser Technologie zur Internationalen Raumstation schicken soll, wo sie Material auf 100 Pikokelvin herunterkühlen soll. Das ist kalt.

Der Start des Cold Atom Lab ist für August 2017 geplant. Bildnachweis: NASA / JPL

Der Start des Cold Atom Lab ist für August 2017 geplant. Bildnachweis: NASA / JPL

Hier sind Ihre Mitbringsel. Der absolute Nullpunkt ist die kälteste Temperatur, die jemals erreicht werden kann, der Punkt, an dem einem System keine weitere Wärmeenergie entzogen werden kann. Sagen Sie niemals Kelvin, Sie werden so viel zusammenzucken. Das Universum kann mit unseren Kälteerzeugungsfähigkeiten nicht mithalten … noch nicht. Nimm dieses Universum.

Ich würde gerne die kälteste Temperatur hören, die Sie jemals persönlich erlebt haben. Für mich war es im Dezember zu Besuch in Buffalo. Das ist nicht richtig.

Podcast (Audio): Herunterladen (Dauer: 6:54 – 2,4 MB)

Abonnieren: Apple-Podcasts | RSS

Podcast (Video): Herunterladen (Dauer: 6:56 – 90,4 MB)

Abonnieren: Apple-Podcasts | RSS

Tipp Der Redaktion

  • Zeitraffersterne in der Nacht
  • Welcher Planet hat die geringste Anziehungskraft
  • was ist erdzwillingsplanet
  • lustige Fakten über die Planeten

Interessante Artikel

  • Blog Dieses atemberaubende Foto zeigt den Staubsturm des Mars, als er gerade erst in Fahrt kam
  • Blog Was ist diese Woche los – 30. Mai – 5. Juni 2005
  • Blog Der Mond wurde von Asteroiden noch härter getroffen, als es aussieht
  • Blog CHIME hat im ersten Jahr über 500 schnelle Radio-Bursts erkannt und liefert neue Hinweise auf die Ursache
  • Blog Paul Allen finanziert die nächste Phase des SETI-Projekts
  • Blog Wie bleiben Astronauten auf der Raumstation in Kontakt mit der Erde?
  • Blog Die Supermond-Illusion

Kategorie

  • Blog

Empfohlen

Beliebte Beiträge

  • Wie sah das Sonnensystem aus, bevor alle Planeten wanderten?
  • Kosmonaut Sergei Krikalev, der produktivste Zeitreisende der Welt
  • Zu Weihnachten – Denken Sie nicht an Nintendo Wii… Denken Sie an Celestron Omni
  • Atlas-V-Triebwerksanomalie erzwingt Schub-Make-up während des Cygnus-Starts, nächster Flug verzögert sich

Beliebte Kategorien

  • Blog

Copyright © 2022 ferner.ac