Температурата е едно от онези фундаментални понятия, които, макар и да боравим ежедневно с тях, могат доста лесно да ни озадачат. И това важни не само за хората, които не са специалисти. Температурата е ключово научно понятие от векове и разбирането на нейните граници е важно не само от научна гледна точка.
Всичко се свежда до термодинамиката, която изучава енергията, температурата, топлината и работата, както и тяхната взаимовръзка. Четирите закона (от нулевия до третия) са толкова фундаментални, че се срещат в напълно различни 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 крайна сметка винаги се достига до термодинамично равновесие и при това положение всички части на системата са с една и съща температура. Принципът може да бъде формулиран така:
Ако термодинамична система A се намира в термодинамично равновесие със система B, а на свой ред система B се намира в термодинамично равновесие със система C, то A и C са също в термодинамично равновесие. Това до голяма степен означава, че термометрите наистина представляват точен начин за измерване на нещата и ако някой каже, че вчера е било Х градуса, а след това допълни, че днес също е Х градуса, това означава, че и двата дни са имали една и съща температура.
Една от любимите ни аналогии за останалите три закона е свързана с Вселената като своеобразна игрална маса. Първият се отнася до съхраняването на енергията и той е равнозначен на това да знаете, че не можете да спечелите на тази маса, защото няма как да създадете нещо от нищото. Вторият ни казва, че дори равният резултат е невъзможен. Нито една система не е стопроцентово ефективна и ентропията винаги се увеличава в изолирана система. Съжалявам, почитатели на машините с вечни двигатели, но това не може да се направи.
Третият казва, 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 предполагат, че има крайна най-ниска възможна температура: абсолютната нула.
Какво е абсолютната нула?
Температурата на даден обект или вещество е вследствие от движението на молекулите му. Колкото по-топло е, толкова повече молекулите се разклащат. Когато енергията се отнема от системата чрез термодинамични процеси (като в хладилника например), молекулите се забавят.
И точно тук се появява абсолютната нула. Ще има точка, в която молекулите ще са в застой, ще бъдат неподвижни. Няма как да ги забавим допълнително. Не може да се достигне до по-ниска температура.
Стойността на абсолютната нула е -273,15°C (-459,67°F) или просто 0 Келвина в скалата на Международната система единици. Рекордът за най-ниска температура, постиган някога, бе счупен преди малко повече от година, когато рубидиев газ бе охладен до 38 пикокелвина (3,8 * 10-11 К) – съвсем мъничко над абсолютната нула.
Коя е най-горещата температура във Вселената?
Хората обичат симетрията. Ето защо няма как да не се запитаме щом има долна, дали не съществува и горна граница? Е, когато става дума за това колко горещо може да бъде нещо, нещата не са чак толкова ясни. Най-горещата температура, създавана някога в лабораторни условия, е 5 трилиона Келвина. Тя беше генерирана в Големия адронен ускорител и реално това е температурата на Вселената мигове след Големия взрив.
Но можем ли да постигнем по-високи стойности? Вероятно е напълно възможно. Когато става дума за физиката на най-горещото, тепърва ни предстои да открием нещо толкова фиксирано като абсолютната нула. При абсолютната горещина съществуват няколко различни възможности, тя например би могла да бъде 10 000 пъти по-гореща от това, което сме постигали в ускорителите на частици. Но не е строго фиксирана.
Единствената граница, която може да се открие във физиката, зависи от така наречената скала на Планк. Този набор от мерни единици зависи изключително от физични константи и обикновено 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 онова, което можете да получите в ускорител на частици. Учените не вярват, че е възможно да се получи по-висока температура от тази, но истинската граница може да е много по-ниска.
Източник: IFLScience
