Le zéro absolu correspond à une température de −273,15 °C.

On pense que le zéro absolu est inaccessible dans la pratique. Son existence et sa position sur l'échelle de température découlent de l'extrapolation des phénomènes physiques observés, et une telle extrapolation montre qu'au zéro absolu, l'énergie du mouvement thermique des molécules et des atomes d'une substance doit être égale à zéro, c'est-à-dire le mouvement chaotique des particules. s'arrête et forme une structure ordonnée, occupant une position claire dans les nœuds du réseau cristallin. Cependant, même à température nulle absolue, les mouvements réguliers des particules qui composent la matière subsisteront. Les oscillations restantes, comme les oscillations du point zéro, sont dues aux propriétés quantiques des particules et au vide physique qui les entoure.

À l'heure actuelle, dans les laboratoires de physique, il est possible d'obtenir des températures dépassant le zéro absolu de quelques millionièmes de degré seulement ; y parvenir lui-même, selon les lois de la thermodynamique, est impossible.

Remarques

Littérature

• G. Burmine. Assaut sur le zéro absolu. - M. : « Littérature jeunesse », 1983.

voir également

Fondation Wikimédia. 2010.

Voyez ce qu'est « Zéro Absolu » dans d'autres dictionnaires :

ZÉRO ABSOLU, la température à laquelle tous les composants du système ont la plus petite quantité d'énergie permise par les lois de la MÉCANIQUE QUANTIQUE ; zéro sur l'échelle de température Kelvin, soit 273,15°C (459,67° Fahrenheit). A cette température... Dictionnaire encyclopédique scientifique et technique

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TEMPÉRATURE ZÉRO ABSOLU- le début de l'échelle de température thermodynamique ; situé à 273,16 K (Kelvin) sous (voir) l'eau, c'est-à-dire égale à 273,16°C (Celsius). Zéro absolu extrême basse température, dans la nature et pratiquement inaccessible... Grande encyclopédie polytechnique

Il s’agit de la limite de température minimale qu’un corps physique peut avoir. Le zéro absolu sert de point de départ à une échelle de température absolue, telle que l'échelle Kelvin. Sur l'échelle Celsius, le zéro absolu correspond à une température de −273,15 °C.... ... Wikipédia

Le zéro absolu est la limite de température minimale qu'un corps physique peut avoir. Le zéro absolu sert de point de départ à une échelle de température absolue, telle que l'échelle Kelvin. Sur l'échelle Celsius, le zéro absolu correspond à... ... Wikipédia

Razg. Négligé Une personne insignifiante et insignifiante. FSRY, 288 ; BTS, 24 ans ; ZS 1996, 33 ...

zéro- zéro absolu … Dictionnaire des expressions idiomatiques russes

Zéro et zéro nom, m., utilisé. comparer souvent Morphologie : (non) quoi ? zéro et zéro, pourquoi ? zéro et zéro, (voir) quoi ? zéro et zéro, quoi ? zéro et zéro, et alors ? environ zéro, zéro ; PL. Quoi? des zéros et des zéros, (non) quoi ? des zéros et des zéros, pourquoi ? des zéros et des zéros, (je vois)… … Dictionnaire Dmitrieva

Zéro absolu (zéro). Razg. Négligé Une personne insignifiante et insignifiante. FSRY, 288 ; BTS, 24 ans ; ZS 1996, 33 V zéro. 1. Jarg. ils disent Plaisanterie. fer. À propos d'une intoxication grave. Youganov, 471 ; Vakhitov 2003, 22. 2. Zharg. musique Exactement, en pleine conformité avec... ... Grand dictionnaire de dictons russes

absolu- absurdité absolue, autorité absolue, impeccabilité absolue, désordre absolu, fiction absolue, immunité absolue, leader absolu, minimum absolu, monarque absolu, moralité absolue, zéro absolu… … Dictionnaire des expressions idiomatiques russes

Livres

• Zéro absolu, Pavel Absolu. La vie de toutes les créations du savant fou de la race Nes est très courte. Mais la prochaine expérience a une chance d’exister. Qu'est-ce qui l'attend?...

Température zéro absolu

La température limite à laquelle le volume d'un gaz parfait devient égal à zéro est considérée comme température zéro absolu.

Trouvons la valeur du zéro absolu sur l'échelle Celsius.
Volume équivalent V dans la formule (3.1) zéro et en tenant compte du fait que

.

La température du zéro absolu est donc

t= –273 °C. 2

Il s’agit de la température extrême, la plus basse de la nature, du « plus grand ou dernier degré de froid », dont Lomonossov avait prédit l’existence.

Les températures les plus élevées sur Terre – des centaines de millions de degrés – sont obtenues lors des explosions de bombes thermonucléaires. Des températures encore plus élevées sont typiques des régions internes de certaines étoiles.

2 plus valeur exacte zéro absolu : –273,15 °C.

Échelle Kelvin

Le scientifique anglais W. Kelvin a présenté échelle absolue températures La température zéro sur l'échelle Kelvin correspond au zéro absolu, et l'unité de température sur cette échelle est égale à un degré sur l'échelle Celsius, donc température absolue T est lié à la température sur l'échelle Celsius par la formule

T = t + 273. (3.2)

En figue. 3.2 montre l'échelle absolue et l'échelle Celsius à des fins de comparaison.

L'unité SI de température absolue est appelée Kelvin(en abrégé K). Par conséquent, un degré sur l’échelle Celsius équivaut à un degré sur l’échelle Kelvin :

Ainsi, la température absolue, selon la définition donnée par la formule (3.2), est une grandeur dérivée qui dépend de la température Celsius et de la valeur de a déterminée expérimentalement.

Lecteur: Quelle signification physique la température absolue a-t-elle ?

Écrivons l'expression (3.1) sous la forme

.

Considérant que la température sur l'échelle Kelvin est liée à la température sur l'échelle Celsius par la relation T = t + 273, on obtient

Où T 0 = 273 K, ou

Puisque cette relation est valable pour une température arbitraire T, alors la loi de Gay-Lussac peut être formulée comme suit :

Pour une masse de gaz donnée à p = const, la relation suivante est vraie :

Tâche 3.1. A une température T 1 = volume de gaz 300 K V 1 = 5,0 litres. Déterminer le volume de gaz à la même pression et température T= 400K.

ARRÊT! Décidez vous-même : A1, B6, C2.

Problème 3.2. Lors du chauffage isobare, le volume d'air a augmenté de 1 %. De quel pourcentage la température absolue a-t-elle augmenté ?

= 0,01.

Répondre: 1 %.

Rappelons la formule résultante

ARRÊT! Décidez vous-même : A2, A3, B1, B5.

La loi de Charles

Le scientifique français Charles a établi expérimentalement que si un gaz est chauffé de manière à ce que son volume reste constant, la pression du gaz augmentera. La dépendance de la pression sur la température a la forme :

R.(t) = p 0 (1 + b t), (3.6)

Où R.(t) – pression à température t°C ; R. 0 – pression à 0 °C ; b est le coefficient de température et de pression, qui est le même pour tous les gaz : 1/K.

Lecteur:Étonnamment, le coefficient de température de pression b est exactement égal au coefficient de température de dilatation volumétrique a !

Prenons une certaine masse de gaz avec un volume V 0 à la température T 0 et pression R. 0 . Pour la première fois, en maintenant constante la pression du gaz, nous le chauffons à une température T 1 . Le gaz aura alors un volume V 1 = V 0 (1 + une t) et la pression R. 0 .

La deuxième fois, en maintenant le volume de gaz constant, on le chauffe à la même température T 1 . Alors le gaz aura une pression R. 1 = R. 0 (1 + b t) et volume V 0 .

Puisque dans les deux cas la température du gaz est la même, la loi de Boyle-Mariotte est valable :

p 0 V 1 = p 1 V 0 Þ R. 0 V 0 (1 + une t) = R. 0 (1 + b t)V 0 Þ

Þ 1 + un t = 1 + b tÞa = b.

Ce n'est donc pas surprenant que a = b, non !

Réécrivons la loi de Charles sous la forme

.

Étant donné que T = t°С + 273 °С, T 0 = 273 °C, on obtient

Lorsque la météo annonce des températures proches de zéro, il ne faut pas aller à la patinoire : la glace va fondre. La température de fonte de la glace est estimée à zéro degré Celsius, l’échelle de température la plus courante.
Nous connaissons très bien l'échelle négative des degrés Celsius - degrés<ниже нуля>, degrés de froid. La température la plus basse sur Terre a été enregistrée en Antarctique : -88,3°C. Des températures encore plus basses sont possibles en dehors de la Terre : à la surface de la Lune, à minuit lunaire, elles peuvent atteindre -160°C.
Mais des températures arbitrairement basses ne peuvent exister nulle part. La température extrêmement basse – le zéro absolu – correspond à - 273,16° sur l'échelle Celsius.
L'échelle de température absolue, l'échelle Kelvin, part du zéro absolu. La glace fond à 273,16° Kelvin et l'eau bout à 373,16° K. Ainsi, le degré K est égal au degré C. Mais sur l'échelle Kelvin, toutes les températures sont positives.
Pourquoi 0°K est-il la limite de froid ?
La chaleur est le mouvement chaotique des atomes et des molécules d'une substance. Lorsqu'une substance est refroidie, elle est évacuée l'énérgie thermique, et en même temps le mouvement aléatoire des particules s'affaiblit. Finalement, avec un fort refroidissement,<пляска>les particules s'arrêtent presque complètement. Les atomes et les molécules gèleraient complètement à une température considérée comme le zéro absolu. Selon les principes de la mécanique quantique, au zéro absolu, ce serait le mouvement thermique des particules qui cesserait, mais les particules elles-mêmes ne gèleraient pas, puisqu'elles ne peuvent pas être au repos complet. Ainsi, au zéro absolu, les particules doivent encore conserver une certaine sorte de mouvement, appelé mouvement nul.

Cependant, refroidir une substance à une température inférieure au zéro absolu est une idée aussi dénuée de sens que, disons, l'intention<идти медленнее, чем стоять на месте>.

De plus, même atteindre le zéro absolu exact est presque impossible. Vous ne pouvez que vous rapprocher de lui. Car on ne peut en aucun cas retirer absolument toute l’énergie thermique d’une substance. Une partie de l'énergie thermique reste au refroidissement le plus profond.
Comment atteindre des températures ultra basses ?
Il est plus difficile de congeler une substance que de la chauffer. Cela peut être vu même en comparant la conception d'une cuisinière et d'un réfrigérateur.
Dans la plupart des réfrigérateurs domestiques et industriels, la chaleur est évacuée en raison de l'évaporation d'un liquide spécial - le fréon, qui circule à travers des tubes métalliques. Le secret est que le fréon ne peut rester à l'état liquide qu'à une température suffisamment basse. Dans le compartiment réfrigérateur, en raison de la chaleur de la chambre, il se réchauffe et bout, se transformant en vapeur. Mais la vapeur est comprimée par le compresseur, liquéfiée et pénètre dans l'évaporateur, reconstituant la perte de fréon évaporé. De l'énergie est consommée pour faire fonctionner le compresseur.
Dans les appareils de refroidissement en profondeur, le support froid est un liquide ultra-froid - l'hélium liquide. Incolore, léger (8 fois plus léger que l'eau), il bout sous pression atmosphériqueà 4,2°K, et sous vide - à 0,7°K. Une température encore plus basse est donnée par l’isotope léger de l’hélium : 0,3°K.
L'installation d'un réfrigérateur permanent à l'hélium est assez difficile. La recherche s'effectue simplement dans des bains d'hélium liquide. Et pour liquéfier ce gaz, les physiciens utilisent différentes techniques. Par exemple, l’hélium pré-refroidi et comprimé est détendu et libéré à travers un mince trou dans une chambre à vide. Dans le même temps, la température diminue encore et une partie du gaz se transforme en liquide. Il est plus efficace non seulement de dilater le gaz refroidi, mais également de le forcer à effectuer un travail - déplacer le piston.
L'hélium liquide obtenu est stocké dans des thermos spéciaux - des flacons Dewar. Le coût de ce liquide très froid (le seul qui ne gèle pas au zéro absolu) s’avère assez élevé. Néanmoins, l’hélium liquide est de nos jours de plus en plus utilisé, non seulement dans le domaine scientifique, mais également dans divers dispositifs techniques.
Les températures les plus basses ont été atteintes d'une manière différente. Il s'avère que les molécules de certains sels, par exemple l'alun de potassium et de chrome, peuvent tourner le long de lignes de force magnétique. Ce sel est pré-refroidi avec de l'hélium liquide à 1°K et placé dans un champ magnétique puissant. Dans ce cas, les molécules tournent le long des lignes de force et la chaleur dégagée est évacuée par l'hélium liquide. Ensuite, le champ magnétique est brusquement supprimé, les molécules tournent à nouveau dans des directions différentes et le temps dépensé

Ce travail conduit à un refroidissement supplémentaire du sel. C’est ainsi que nous avons obtenu une température de 0,001° K. En utilisant une méthode similaire en principe, en utilisant d’autres substances, nous pouvons obtenir une température encore plus basse.
La température la plus basse obtenue jusqu'à présent sur Terre est de 0,00001° K.

Superfluidité

Une substance congelée à des températures ultra-basses dans des bains d'hélium liquide change sensiblement. Le caoutchouc devient cassant, le plomb devient dur comme l'acier et élastique, de nombreux alliages augmentent la résistance.

L’hélium liquide lui-même se comporte d’une manière particulière. À des températures inférieures à 2,2° K, il acquiert une propriété sans précédent pour les liquides ordinaires : la superfluidité : une partie perd complètement sa viscosité et s'écoule à travers les fissures les plus étroites sans aucun frottement.
Ce phénomène a été découvert en 1937 par l'académicien physicien soviétique P. JI. Kapitsa, a ensuite expliqué l'académicien JI. D. Landau.
Il s'avère qu'à des températures ultra-basses, les lois quantiques du comportement de la matière commencent à avoir un effet notable. Comme l’exige l’une de ces lois, l’énergie ne peut être transférée d’un corps à l’autre que par portions bien définies – les quanta. Il y a si peu de quanta de chaleur dans l’hélium liquide qu’il n’y en a pas assez pour tous les atomes. La partie du liquide, dépourvue de quanta de chaleur, reste comme à température nulle absolue ; ses atomes ne participent pas du tout à des mouvements thermiques aléatoires et n'interagissent en aucune façon avec les parois du récipient. Cette partie (appelée hélium-H) possède une superfluidité. À mesure que la température diminue, l’hélium-P devient de plus en plus abondant et, au zéro absolu, tout l’hélium se transformerait en hélium-H.
La superfluidité a maintenant été étudiée en détail et s'est même révélée utile utilisation pratique: avec son aide, il est possible de séparer les isotopes de l'hélium.

Supraconductivité

Proche du zéro absolu, des changements extrêmement intéressants se produisent dans les propriétés électriques de certains matériaux.
En 1911, le physicien néerlandais Kamerlingh Onnes fait une découverte inattendue : il s'avère qu'à une température de 4,12°K, la résistance électrique du mercure disparaît complètement. Mercure devient supraconducteur. Le courant électrique induit dans un anneau supraconducteur ne s’éteint pas et peut circuler presque indéfiniment.
Au-dessus d'un tel anneau, une boule supraconductrice flottera dans les airs et ne tombera pas, comme dans un conte de fées<гроб Магомета>, car sa gravité est compensée par la répulsion magnétique entre l'anneau et la boule. Après tout, un courant continu dans l’anneau créera un champ magnétique qui, à son tour, induira un courant électrique dans la balle et avec lui un champ magnétique de direction opposée.
En plus du mercure, l’étain, le plomb, le zinc et l’aluminium ont une supraconductivité proche du zéro absolu. Cette propriété a été trouvée dans 23 éléments et plus d’une centaine d’alliages différents et autres composés chimiques.
Les températures auxquelles apparaît la supraconductivité (températures critiques) couvrent une plage assez large - de 0,35° K (hafnium) à 18° K (alliage niobium-étain).
Le phénomène de supraconductivité, comme la super-
la fluidité a été étudiée en détail. Les dépendances des températures critiques sur la structure interne des matériaux et l'extérieur champ magnétique. Une théorie profonde de la supraconductivité a été développée (une contribution importante a été apportée par l'académicien scientifique soviétique N. N. Bogolyubov).
L’essence de ce phénomène paradoxal est là encore purement quantique. À des températures ultra-basses, les électrons dans

Le supraconducteur forme un système de particules liées par paires qui ne peuvent pas donner d'énergie au réseau cristallin ni gaspiller des quanta d'énergie en le chauffant. Des paires d'électrons se déplacent comme si<танцуя>, entre<прутьями решетки>- des ions et les contourne sans collisions ni transfert d'énergie.
La supraconductivité est de plus en plus utilisée en technologie.
Par exemple, des solénoïdes supraconducteurs sont utilisés dans la pratique - des bobines de supraconducteur immergées dans de l'hélium liquide. Une fois induits, le courant et, par conséquent, un champ magnétique peuvent y être stockés aussi longtemps que souhaité. Il peut atteindre une taille gigantesque – plus de 100 000 oersted. Dans le futur, de puissants dispositifs supraconducteurs industriels apparaîtront sans aucun doute : moteurs électriques, électro-aimants, etc.
En radioélectronique, les amplificateurs ultrasensibles et les générateurs d'ondes électromagnétiques, qui fonctionnent particulièrement bien dans les bains d'hélium liquide, commencent à jouer un rôle important - là, le<шумы>équipement. Dans la technologie informatique électronique, un brillant avenir est promis aux commutateurs supraconducteurs de faible puissance - les cryotrons (voir Art.<Пути электроники>).
Il n’est pas difficile d’imaginer à quel point il serait tentant de faire fonctionner de tels dispositifs dans une région où les températures sont plus élevées et plus accessibles. Récemment, l’espoir de créer des supraconducteurs à film polymère a été découvert. La nature particulière de la conductivité électrique de ces matériaux promet une excellente opportunité de maintenir la supraconductivité même à température ambiante. Les scientifiques cherchent constamment des moyens de concrétiser cet espoir.

Au fond des étoiles

Et maintenant, regardons le domaine de la chose la plus chaude au monde : les profondeurs des étoiles. Où les températures atteignent des millions de degrés.
Le mouvement thermique aléatoire des étoiles est si intense que des atomes entiers ne peuvent y exister : ils sont détruits lors d’innombrables collisions.
Une substance si chaude ne peut donc être ni solide, ni liquide, ni gazeuse. Il est à l'état de plasma, c'est à dire d'un mélange d'éléments chargés électriquement.<осколков>atomes - noyaux atomiques et électrons.
Le plasma est un état unique de la matière. Ses particules étant chargées électriquement, elles sont sensibles aux forces électriques et magnétiques. La proximité de deux noyaux atomiques (ils portent une charge positive) est donc un phénomène rare. Ce n'est qu'à des densités élevées et à des températures énormes que les noyaux atomiques entrant en collision peuvent se rapprocher. Ensuite, des réactions thermonucléaires se produisent - la source d'énergie des étoiles.
L'étoile la plus proche de nous, le Soleil, est constituée principalement de plasma d'hydrogène, qui est chauffé dans les entrailles de l'étoile à 10 millions de degrés. Dans de telles conditions, des rencontres rapprochées de noyaux d'hydrogène rapides et de protons, bien que rares, se produisent. Parfois, des protons proches interagissent : après avoir surmonté la répulsion électrique, ils tombent rapidement sous la puissance de gigantesques forces d'attraction nucléaires.<падают>les uns sur les autres et fusionner. Ici, une restructuration instantanée se produit : au lieu de deux protons, apparaissent un deuton (le noyau d'un isotope lourd de l'hydrogène), un positron et un neutrino. L'énergie libérée est de 0,46 million d'électrons-volts (MeV).
Chaque proton solaire individuel peut entrer dans une telle réaction en moyenne une fois tous les 14 milliards d'années. Mais il y a tellement de protons dans les entrailles de la lumière que cet événement improbable se produit ici et là - et notre étoile brûle de sa flamme uniforme et éblouissante.
La synthèse des deutons n'est que la première étape des transformations thermonucléaires solaires. Le deuton nouveau-né se combine très vite (en moyenne après 5,7 secondes) avec un autre proton. Un noyau léger d'hélium et un quantum gamma de rayonnement électromagnétique apparaissent. 5,48 MeV d'énergie sont libérés.
Enfin, en moyenne une fois tous les millions d’années, deux noyaux légers d’hélium peuvent converger et se combiner. Ensuite, un noyau d’hélium ordinaire (particule alpha) se forme et deux protons sont séparés. 12,85 MeV d'énergie sont libérés.
Ces trois étapes<конвейер>les réactions thermonucléaires ne sont pas les seules. Il existe une autre chaîne de transformations nucléaires, plus rapides. Les noyaux atomiques de carbone et d'azote y participent (sans être consommés). Mais dans les deux cas, les particules alpha sont synthétisées à partir de noyaux d’hydrogène. Au sens figuré, le plasma d'hydrogène du Soleil<сгорает>, se transformer en<золу>-Plasma d'hélium. Et lors de la synthèse de chaque gramme de plasma d'hélium, 175 000 kWh d'énergie sont libérés. Grande quantité!
Chaque seconde, le Soleil émet 4 1033 ergs d’énergie, perdant 4 1012 g (4 millions de tonnes) de matière en poids. Mais la masse totale du Soleil est de 2 1027 tonnes, ce qui signifie qu'en un million d'années, grâce au rayonnement, le Soleil<худеет>seulement un dix millionième de sa masse. Ces chiffres illustrent éloquemment l’efficacité des réactions thermonucléaires et le gigantesque pouvoir calorifique de l’énergie solaire.<горючего>- l'hydrogène.
La fusion thermonucléaire est apparemment la principale source d'énergie de toutes les étoiles. À différentes températures et les densités des intérieurs stellaires, différents types de réactions se produisent. En particulier, le solaire<зола>-noyaux d'hélium - à 100 millions de degrés, il devient lui-même thermonucléaire<горючим>. Des noyaux atomiques encore plus lourds – carbone et même oxygène – peuvent alors être synthétisés à partir de particules alpha.
Selon de nombreux scientifiques, toute notre métagalaxie dans son ensemble est aussi un fruit fusion thermonucléaire, qui s'est produite à une température d'un milliard de degrés (voir Art.<Вселенная вчера, сегодня и завтра>).

Vers le soleil artificiel

Pouvoir calorifique extraordinaire du thermonucléaire<горючего>a incité les scientifiques à mettre en œuvre artificiellement des réactions de fusion nucléaire.
<Горючего>- Il existe de nombreux isotopes de l'hydrogène sur notre planète. Par exemple, l’hydrogène tritium superlourd peut être produit à partir du lithium métallique dans des réacteurs nucléaires. Et l'hydrogène lourd - le deutérium fait partie de l'eau lourde, qui peut être extraite de l'eau ordinaire.
L’hydrogène lourd extrait de deux verres d’eau ordinaire produirait autant d’énergie dans un réacteur thermonucléaire qu’on en produit actuellement en brûlant un baril d’essence super.
La difficulté est de préchauffer<горючее>à des températures auxquelles il peut s'enflammer avec un puissant feu thermonucléaire.
Ce problème a été résolu pour la première fois avec la bombe à hydrogène. Les isotopes de l'hydrogène y sont enflammés par l'explosion d'une bombe atomique, qui s'accompagne d'un chauffage de la substance à plusieurs dizaines de millions de degrés. Dans l'une des versions de la bombe à hydrogène, le combustible thermonucléaire est un composé chimique d'hydrogène lourd avec du lithium léger - deutérure de lithium léger. Cette poudre blanche, semblable au sel de table,<воспламеняясь>depuis<спички>, qui est une bombe atomique, explose instantanément et crée une température de plusieurs centaines de millions de degrés.
Pour déclencher une réaction thermonucléaire pacifique, il faut d’abord apprendre à chauffer de petites doses d’un plasma suffisamment dense d’isotopes d’hydrogène à des températures de plusieurs centaines de millions de degrés sans l’aide d’une bombe atomique. Ce problème est l’un des plus difficiles de la physique appliquée moderne. Les scientifiques du monde entier y travaillent depuis de nombreuses années.
Nous avons déjà dit que c'est le mouvement chaotique des particules qui crée l'échauffement des corps, et l'énergie moyenne de leur mouvement aléatoire correspond à la température. Réchauffer un corps froid signifie créer ce désordre de quelque manière que ce soit.
Imaginez deux groupes de coureurs se précipitant l'un vers l'autre. Alors ils se sont heurtés, se sont mélangés, la cohue et la confusion ont commencé. Gros gâchis !
De la même manière, les physiciens ont d'abord essayé d'obtenir des températures élevées - en faisant entrer en collision des jets de gaz haute pression. Le gaz s'est chauffé jusqu'à 10 000 degrés. À une certaine époque, c'était un record : la température était plus élevée qu'à la surface du Soleil.
Mais avec cette méthode, un chauffage ultérieur, plutôt lent et non explosif du gaz est impossible, car le désordre thermique se propage instantanément dans toutes les directions, réchauffant les parois de la chambre expérimentale et l'environnement. La chaleur qui en résulte quitte rapidement le système et il est impossible de l'isoler.
Si les jets de gaz sont remplacés par des flux de plasma, le problème de l'isolation thermique reste très difficile, mais il y a aussi de l'espoir pour sa solution.
Certes, le plasma ne peut pas être protégé des pertes de chaleur par des récipients constitués même de la substance la plus réfractaire. Au contact de parois solides, le plasma chaud se refroidit immédiatement. Mais vous pouvez essayer de maintenir et de chauffer le plasma en créant son accumulation dans le vide afin qu'il ne touche pas les parois de la chambre, mais pende dans le vide, sans rien toucher. Ici, nous devons profiter du fait que les particules de plasma ne sont pas neutres, comme les atomes de gaz, mais chargées électriquement. Par conséquent, lorsqu’ils se déplacent, ils sont exposés à des forces magnétiques. La tâche se pose : créer un champ magnétique d'une configuration particulière dans lequel le plasma chaud serait suspendu comme dans un sac aux parois invisibles.
La forme la plus simple Ce type d'énergie est créé automatiquement lorsque de fortes impulsions traversent le plasma. courant électrique. Dans ce cas, des forces magnétiques sont induites autour du cordon plasma, qui ont tendance à comprimer le cordon. Le plasma est séparé des parois du tube à décharge et, dans l'axe du cordon, lors de l'écrasement des particules, la température s'élève à 2 millions de degrés.
Dans notre pays, de telles expériences ont été réalisées dès 1950 sous la direction des académiciens JI. A. Artsimovich et M. A. Leontovich.
Une autre direction d'expérimentation est l'utilisation d'une bouteille magnétique, proposée en 1952 par le physicien soviétique G.I. Budker, aujourd'hui académicien. La bouteille magnétique est placée dans une chambre en liège - une chambre à vide cylindrique équipée d'un enroulement externe, qui est condensé aux extrémités de la chambre. Le courant circulant dans le bobinage crée un champ magnétique dans la chambre. Ses lignes de champ dans la partie médiane sont situées parallèlement aux génératrices du cylindre, et aux extrémités elles sont comprimées et forment des bouchons magnétiques. Les particules de plasma injectées dans une bouteille magnétique s'enroulent autour des lignes de champ et sont réfléchies par les bouchons. Le plasma reste ainsi retenu à l’intérieur du flacon pendant un certain temps. Si l'énergie des particules de plasma introduites dans la bouteille est suffisamment élevée et qu'elles sont suffisantes, elles entrent dans des interactions de force complexes, leur mouvement initialement ordonné devient confus, devient désordonné - la température des noyaux d'hydrogène s'élève à des dizaines de millions de degrés.
Un chauffage supplémentaire est obtenu par électromagnétique<ударами>par plasma, compression du champ magnétique, etc. Désormais, le plasma de noyaux d'hydrogène lourds est chauffé à des centaines de millions de degrés. Certes, cela peut être fait pendant une courte période ou avec une faible densité de plasma.
Pour initier une réaction auto-entretenue, la température et la densité du plasma doivent être encore augmentées. C’est difficile à réaliser. Cependant, comme les scientifiques en sont convaincus, le problème peut sans aucun doute être résolu.

G.B. Anfilov

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La température limite à laquelle le volume d'un gaz parfait devient égal à zéro est considérée comme la température zéro absolue. Cependant, le volume de gaz réels à température zéro absolue ne peut pas disparaître. Cette limite de température a-t-elle alors un sens ?

La température limite, dont l'existence découle de la loi de Gay-Lussac, a du sens, puisqu'il est pratiquement possible de rapprocher les propriétés d'un gaz réel des propriétés d'un gaz idéal. Pour ce faire, il faut prélever un gaz de plus en plus raréfié, pour que sa densité tende vers zéro. En effet, à mesure que la température diminue, le volume d'un tel gaz va tendre vers la limite, proche de zéro.

Trouvons la valeur du zéro absolu sur l'échelle Celsius. Volume équivalent VV formule (3.6.4) zéro et en tenant compte du fait que

La température du zéro absolu est donc

* Valeur du zéro absolu plus précise : -273,15 °C.

Il s’agit de la température extrême, la plus basse de la nature, du « plus grand ou dernier degré de froid », dont Lomonossov avait prédit l’existence.

Échelle Kelvin

Kelvin William (Thomson W.) (1824-1907) - un physicien anglais exceptionnel, l'un des fondateurs de la thermodynamique et de la théorie cinétique moléculaire des gaz.

Kelvin a introduit l'échelle de température absolue et a donné l'une des formulations de la deuxième loi de la thermodynamique sous la forme de l'impossibilité de convertir complètement la chaleur en travail. Il a calculé la taille des molécules en mesurant l’énergie de surface du liquide. Dans le cadre de la pose du câble télégraphique transatlantique, Kelvin a développé la théorie des oscillations électromagnétiques et a dérivé une formule pour la période d'oscillations libres dans un circuit. Pour ses réalisations scientifiques, W. Thomson a reçu le titre de Lord Kelvin.

Le scientifique anglais W. Kelvin a introduit l'échelle de température absolue. La température zéro sur l'échelle Kelvin correspond au zéro absolu, et l'unité de température sur cette échelle est égale à un degré sur l'échelle Celsius, donc la température absolue T est lié à la température sur l'échelle Celsius par la formule

(3.7.6)

La figure 3.11 montre l'échelle absolue et l'échelle Celsius à des fins de comparaison.

L'unité SI de température absolue est appelée le kelvin (en abrégé K). Par conséquent, un degré sur l’échelle Celsius équivaut à un degré sur l’échelle Kelvin : 1 °C = 1 K.

Ainsi, la température absolue, selon la définition donnée par la formule (3.7.6), est une grandeur dérivée qui dépend de la température Celsius et de la valeur de a déterminée expérimentalement. Pourtant, c’est d’une importance fondamentale.

Du point de vue de la théorie de la cinétique moléculaire, la température absolue est liée à l'énergie cinétique moyenne du mouvement chaotique des atomes ou des molécules. À T = O K le mouvement thermique des molécules s'arrête. Ceci sera abordé plus en détail au chapitre 4.

Dépendance du volume à la température absolue

En utilisant l'échelle de Kelvin, la loi de Gay-Lussac (3.6.4) peut être écrite sous une forme plus simple. Parce que

(3.7.7)

Le volume d'un gaz d'une masse donnée à pression constante est directement proportionnel à la température absolue.

Il s'ensuit que le rapport des volumes de gaz de même masse dans divers étatsà la même pression est égal au rapport des températures absolues :

(3.7.8)

Il existe une température minimale possible à laquelle le volume (et la pression) d'un gaz parfait disparaît. C'est la température du zéro absolu :-273 °C. Il est pratique de compter la température à partir du zéro absolu. C’est ainsi que l’échelle de température absolue est construite.

Températures zéro absolu

Température zéro absolu- c'est la limite de température minimale qu'un corps physique peut avoir. Le zéro absolu est à l'origine d'une échelle de température absolue, telle que l'échelle Kelvin. Sur l'échelle Celsius, le zéro absolu correspond à une température de −273,15 °C.

On pense que le zéro absolu est inaccessible dans la pratique. Son existence et sa position sur l'échelle de température découlent de l'extrapolation des phénomènes physiques observés, et une telle extrapolation montre qu'au zéro absolu, l'énergie du mouvement thermique des molécules et des atomes d'une substance doit être égale à zéro, c'est-à-dire le mouvement chaotique des particules. s'arrête et forme une structure ordonnée, occupant une position claire dans les nœuds du réseau cristallin. Cependant, même à température nulle absolue, les mouvements réguliers des particules qui composent la matière subsisteront. Les oscillations restantes, comme les oscillations du point zéro, sont dues aux propriétés quantiques des particules et au vide physique qui les entoure.

À l'heure actuelle, dans les laboratoires de physique, il est possible d'obtenir des températures dépassant le zéro absolu de quelques millionièmes de degré seulement ; y parvenir lui-même, selon les lois de la thermodynamique, est impossible.

Remarques

Littérature

• G. Burmine. Assaut sur le zéro absolu. - M. : « Littérature jeunesse », 1983.

voir également

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• Température zéro absolu
• Température zéro absolu

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Échelle de température absolue

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