Qu’est-ce que le zéro absolu et peut-il être atteint ? Température zéro absolu

Établissement d'enseignement budgétaire de l'État fédéral d'enseignement professionnel supérieur

"Université pédagogique d'État de Voronej"

Département de physique générale

sur le thème : " Zéro absolu température"

Réalisé par : Étudiant de 1ère année, FMF,

PI, Kondratenko Irina Alexandrovna

Vérifié par : assistant du service général

physiciens Afonin G.V.

Voronej-2013

Introduction……………………………………………………. 3

1.Zéro absolu…………………………………………...4

2.Historique………………………………………………………6

3. Phénomènes observés proches du zéro absolu………..9

Conclusion…………………………………………………… 11

Liste de la littérature utilisée…………………………..12

Introduction

Depuis de nombreuses années, les chercheurs progressent vers le zéro absolu. Comme on le sait, une température égale au zéro absolu caractérise l'état fondamental d'un système de nombreuses particules - un état avec l'énergie la plus basse possible, dans lequel les atomes et les molécules effectuent des vibrations dites « nulles ». Ainsi, un refroidissement profond proche du zéro absolu (le zéro absolu lui-même est considéré comme inaccessible en pratique) ouvre des possibilités illimitées pour étudier les propriétés de la matière.

1. Zéro absolu

Le zéro absolu (plus rarement, le zéro absolu) est la limite minimale de température qu'un corps physique dans l'Univers peut avoir. Le zéro absolu est à l'origine d'une échelle de température absolue, telle que l'échelle Kelvin. En 1954, la Xe Conférence générale des poids et mesures a établi une échelle de température thermodynamique avec un point de référence - le point triple de l'eau, dont la température a été fixée à 273,16 K (exacte), ce qui correspond à 0,01 °C, de sorte que sur l'échelle Celsius, la température correspond au zéro absolu −273,15 °C.

Dans les limites de l’applicabilité de la thermodynamique, le zéro absolu est inaccessible en 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 aux nœuds du réseau cristallin (l'hélium liquide est une exception). Cependant, du point de vue de la physique quantique, et à température nulle absolue, il n’y a aucune oscillation, provoquée par les propriétés quantiques des particules et le vide physique qui les entoure.

Lorsque la température d'un système tend vers le zéro absolu, son entropie, sa capacité thermique et son coefficient de dilatation thermique tendent également vers zéro, et le mouvement chaotique des particules qui composent le système s'arrête. En un mot, la substance devient une supersubstance dotée de supraconductivité et de superfluidité.

Le zéro absolu est inaccessible en pratique, et obtenir des températures extrêmement proches représente un problème expérimental complexe, mais on a déjà obtenu des températures qui ne sont qu'à quelques millionièmes de degrés du zéro absolu. .

Trouvons la valeur du zéro absolu sur l'échelle Celsius, en assimilant le volume V à zéro et en tenant compte du fait que

La température du zéro absolu est donc de -273°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.

Fig. 1. Échelle absolue et Celsius

Unité température absolue dans le système SI, on l'appelle 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 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. A T = 0 K, le mouvement thermique des molécules s'arrête.

2. Histoire

Le concept physique de « température zéro absolue » est très important pour la science moderne : il est étroitement lié à un concept tel que la supraconductivité, dont la découverte a fait sensation dans la seconde moitié du XXe siècle.

Pour comprendre ce qu'est le zéro absolu, il faut se tourner vers les travaux de physiciens aussi célèbres que G. Fahrenheit, A. Celsius, J. Gay-Lussac et W. Thomson. Ils ont joué un rôle clé dans la création des principales échelles de température encore utilisées aujourd’hui.

Le premier à proposer son échelle de température fut le physicien allemand G. Fahrenheit en 1714. Dans le même temps, la température du mélange, qui comprenait de la neige et de l'ammoniac, était considérée comme le zéro absolu, c'est-à-dire comme le point le plus bas de cette échelle. Le prochain indicateur important était la température normale du corps humain, qui est devenue égale à 1000. En conséquence, chaque division de cette échelle était appelée « degré Fahrenheit » et l'échelle elle-même était appelée « échelle Fahrenheit ».

30 ans plus tard, l'astronome suédois A. Celsius proposa sa propre échelle de température, dont les principaux points étaient la température de fonte de la glace et le point d'ébullition de l'eau. Cette échelle s'appelait « l'échelle Celsius » ; elle est toujours populaire dans la plupart des pays du monde, y compris la Russie.

En 1802, alors qu'il menait ses célèbres expériences, le scientifique français J. Gay-Lussac découvrit que le volume d'un gaz à pression constante dépend directement de la température. Mais le plus curieux était que lorsque la température changeait de 10 Celsius, le volume de gaz augmentait ou diminuait du même montant. Après avoir fait les calculs nécessaires, Gay-Lussac trouva que cette valeur était égale à 1/273 du volume du gaz. Cette loi a conduit à une conclusion évidente : une température égale à -273°C est la température la plus basse, même si on s'en approche, il est impossible de l'atteindre. C’est cette température que l’on appelle « température zéro absolu ». De plus, le zéro absolu est devenu le point de départ de la création de l'échelle de température absolue, à laquelle le physicien anglais W. Thomson, également connu sous le nom de Lord Kelvin, a pris une part active. Ses principales recherches visaient à prouver qu'aucun corps dans la nature ne peut être refroidi en dessous du zéro absolu. En même temps, il utilisa activement la deuxième loi de la thermodynamique, c'est pourquoi l'échelle de température absolue qu'il introduisit en 1848 commença à être appelée thermodynamique ou « échelle Kelvin ». Au cours des années et décennies suivantes, seule une clarification numérique du concept de le « zéro absolu » s’est produit.

Fig.2. La relation entre les échelles de température Fahrenheit (F), Celsius (C) et Kelvin (K).

Il convient également de noter que le zéro absolu joue un rôle très important dans le système SI. Le fait est qu'en 1960, lors de la prochaine Conférence générale des poids et mesures, l'unité de température thermodynamique - le kelvin - est devenue l'une des six unités de mesure de base. Dans le même temps, il était spécialement stipulé qu'un degré Kelvin

est numériquement égal à un degré Celsius, mais le point de référence « en Kelvin » est généralement considéré comme le zéro absolu.

La principale signification physique du zéro absolu est que, selon les lois physiques fondamentales, à une telle température, l'énergie de mouvement des particules élémentaires, telles que les atomes et les molécules, est nulle, et dans ce cas, tout mouvement chaotique de ces mêmes particules devrait cesser. À une température égale au zéro absolu, les atomes et les molécules doivent prendre une position claire aux points principaux du réseau cristallin, formant ainsi un système ordonné.

Aujourd’hui, grâce à des équipements spéciaux, les scientifiques ont pu obtenir des températures qui ne dépassent que quelques parties par million au-dessus du zéro absolu. Il est physiquement impossible d'atteindre cette valeur par soi-même en raison de la deuxième loi de la thermodynamique.

3. Phénomènes observés proches du zéro absolu

A des températures proches du zéro absolu, des effets purement quantiques peuvent être observés au niveau macroscopique, tels que :

1. La supraconductivité est la propriété de certains matériaux d'avoir une résistance électrique strictement nulle lorsqu'ils atteignent une température inférieure à une certaine valeur (température critique). On connaît plusieurs centaines de composés, éléments purs, alliages et céramiques qui se transforment en un état supraconducteur.

La supraconductivité est un phénomène quantique. Il se caractérise également par l'effet Meissner, qui consiste en un déplacement complet du champ magnétique du volume du supraconducteur. L’existence de cet effet montre que la supraconductivité ne peut pas être simplement décrite comme une conductivité idéale au sens classique du terme. Ouverture en 1986-1993. un certain nombre de supraconducteurs à haute température (HTSC) ont repoussé considérablement la limite de température de la supraconductivité et ont permis d'utiliser pratiquement des matériaux supraconducteurs non seulement à la température de l'hélium liquide (4,2 K), mais également au point d'ébullition du liquide l'azote (77 K), un liquide cryogénique beaucoup moins cher.

2. Superfluidité - la capacité d'une substance dans un état particulier (liquide quantique), qui se produit lorsque la température descend au zéro absolu (phase thermodynamique), à ​​s'écouler à travers des fentes étroites et des capillaires sans friction. Jusqu'à récemment, la superfluidité n'était connue que pour l'hélium liquide, mais dans dernières années la superfluidité a également été découverte dans d’autres systèmes : dans les condensats atomiques raréfiés de Bose et dans l’hélium solide.

La superfluidité s'explique comme suit. Puisque les atomes d’hélium sont des bosons, la mécanique quantique permet à un nombre arbitraire de particules d’être dans le même état. À des températures proches du zéro absolu, tous les atomes d’hélium sont dans l’état d’énergie fondamentale. Puisque l’énergie des états est discrète, un atome ne peut recevoir aucune énergie, mais seulement une énergie égale à l’écart énergétique entre les niveaux d’énergie adjacents. Mais à basse température, l'énergie de collision peut être inférieure à cette valeur, de sorte que la dissipation d'énergie ne se produira tout simplement pas. Le liquide s'écoulera sans friction.

3. Bose - Condensat d'Einstein - état d'agrégation une substance à base de bosons, refroidie à des températures proches du zéro absolu (moins d'un millionième de degré au-dessus du zéro absolu). Dans un état si cool, c'est suffisant grand nombre les atomes se retrouvent dans leurs états quantiques minimaux possibles et les effets quantiques commencent à se manifester au niveau macroscopique.

Conclusion

L’étude des propriétés de la matière proche du zéro absolu présente un grand intérêt pour la science et la technologie.

De nombreuses propriétés d'une substance, voilées à température ambiante par des phénomènes thermiques (par exemple le bruit thermique), commencent à se manifester de plus en plus à mesure que la température diminue, permettant d'étudier sous leur forme pure les schémas et les connexions inhérentes à un objet donné. substance. Les recherches dans le domaine des basses températures ont permis de découvrir de nombreux nouveaux phénomènes naturels, comme la superfluidité de l'hélium et la supraconductivité des métaux.

À basse température, les propriétés des matériaux changent considérablement. Certains métaux augmentent leur résistance et deviennent ductiles, tandis que d’autres deviennent cassants, comme le verre.

L'étude des propriétés physico-chimiques à basse température permettra dans le futur de créer de nouvelles substances aux propriétés prédéterminées. Tout cela est très précieux pour la conception et la création d’engins spatiaux, de stations et d’instruments.

On sait que lors des études radar des corps cosmiques, le signal radio reçu est très faible et difficile à distinguer des divers bruits. Les oscillateurs et amplificateurs moléculaires récemment créés par les scientifiques fonctionnent à des températures très basses et ont donc un niveau de bruit très faible.

Les propriétés électriques et magnétiques à basse température des métaux, des semi-conducteurs et des diélectriques permettent de développer des dispositifs radio microscopiques fondamentalement nouveaux.

Des températures ultra-basses sont utilisées pour créer le vide nécessaire, par exemple, au fonctionnement d'accélérateurs de particules nucléaires géants.

Bibliographie

1. http://wikipedia.org
2. http://rudocs.exdat.com
3. http://fb.ru

Brève description

Depuis de nombreuses années, les chercheurs progressent vers le zéro absolu. Comme on le sait, une température égale au zéro absolu caractérise l'état fondamental d'un système de nombreuses particules - un état avec l'énergie la plus basse possible, dans lequel les atomes et les molécules effectuent des vibrations dites « nulles ». Ainsi, un refroidissement profond proche du zéro absolu (le zéro absolu lui-même est considéré comme inaccessible en pratique) ouvre des possibilités illimitées pour étudier les propriétés de la matière.

Zéro absolu (zéro absolu) - le début de la température absolue, à partir de 273,16 K en dessous du point triple de l'eau (le point d'équilibre de trois phases - glace, eau et vapeur d'eau) ; Au zéro absolu, le mouvement des molécules s’arrête et elles sont dans un état de mouvement « nul ». Ou : la température la plus basse à laquelle une substance ne contient aucune énergie thermique.

Zéro absolu Commencer lecture de la température absolue. Correspond à –273,16 °C. À l'heure actuelle, dans les laboratoires de physique, il est possible d'obtenir une température dépassant le zéro absolu de quelques millionièmes de degré seulement, mais selon les lois de la thermodynamique, il est impossible d'y parvenir. Au zéro absolu, le système serait dans un état avec l'énergie la plus basse possible (dans cet état, les atomes et les molécules effectueraient des vibrations « nulles ») et aurait une entropie nulle (zéro désordre). Le volume d'un gaz parfait au point de zéro absolu doit être égal à zéro, et pour déterminer ce point, le volume d'hélium gazeux réel est mesuré à séquentiel abaisser la température jusqu'à ce qu'elle se liquéfie à basse pression (-268,9°C) et extrapoler jusqu'à la température à laquelle le volume de gaz deviendrait nul en l'absence de liquéfaction. Température absolue thermodynamique L'échelle est mesurée en kelvins, désignée par le symbole K. Absolu thermodynamique l'échelle et l'échelle Celsius sont simplement décalées l'une par rapport à l'autre et sont liées par le rapport K = °C + 273,16 °.

Histoire

Le mot « température » est apparu à l'époque où les gens croyaient que les corps plus chauds contenaient grande quantité substance spéciale - calorique, que dans les substances moins chauffées. Par conséquent, la température était perçue comme la force d’un mélange de matière corporelle et de calories. Pour cette raison, les unités de mesure du titre des boissons alcoolisées et de la température sont appelées les mêmes degrés.

Puisque la température est l’énergie cinétique des molécules, il est clair qu’il est plus naturel de la mesurer en unités d’énergie (c’est-à-dire dans le système SI en joules). Cependant, la mesure de la température a commencé bien avant la création de la théorie de la cinétique moléculaire, de sorte que les échelles pratiques mesurent la température en unités conventionnelles - les degrés.

Échelle Kelvin

La thermodynamique utilise l'échelle Kelvin, dans laquelle la température est mesurée à partir du zéro absolu (l'état correspondant au minimum théoriquement possible énergie interne corps), et un kelvin est égal à 1/273,16 de la distance du zéro absolu au point triple de l'eau (l'état dans lequel la glace, l'eau et la vapeur d'eau sont en équilibre). La constante de Boltzmann est utilisée pour convertir les kelvins en unités d'énergie. Des unités dérivées sont également utilisées : kilokelvin, mégakelvin, millikelvin, etc.

Celsius

Dans la vie de tous les jours, on utilise l'échelle Celsius, dans laquelle le point de congélation de l'eau est pris à 0 et le point d'ébullition de l'eau à 100°. pression atmosphérique. Les points de congélation et d'ébullition de l'eau n'étant pas bien définis, l'échelle Celsius est actuellement définie à l'aide de l'échelle Kelvin : un degré Celsius est égal à un kelvin, le zéro absolu étant égal à −273,15 °C. L'échelle Celsius est pratiquement très pratique car l'eau est très présente sur notre planète et notre vie est basée sur elle. Zéro Celsius est un point particulier pour la météorologie, car le gel de l'eau atmosphérique change tout de manière significative.

Fahrenheit

En Angleterre et notamment aux USA, l'échelle Fahrenheit est utilisée. Cette échelle divise l'intervalle allant de la température de l'hiver le plus froid de la ville où vivait Fahrenheit à la température du corps humain en 100 degrés. Zéro degré Celsius équivaut à 32 degrés Fahrenheit et un degré Fahrenheit équivaut à 5/9 degrés Celsius.

La définition actuelle de l'échelle Fahrenheit est la suivante : c'est une échelle de température dans laquelle 1 degré (1 °F) est égal à 1/180ème de la différence entre le point d'ébullition de l'eau et la température de fonte de la glace à pression atmosphérique, et le point de fusion de la glace est de +32 °F. La température sur l'échelle Fahrenheit est liée à la température sur l'échelle Celsius (t °C) par le rapport t °C = 5/9 (t °F – 32), 1 °F = 5/9 °C. Proposé par G. Fahrenheit en 1724.

Échelle de Réaumur

Proposé en 1730 par R. A. Réaumur, qui décrit le thermomètre à alcool qu'il a inventé.

L'unité est le degré Réaumur (°R), 1 °R est égal à 1/80 de l'intervalle de température entre les points de référence - la température de la glace fondante (0 °R) et de l'eau bouillante (80 °R)

1 °R = 1,25 °C.

Actuellement, l’échelle est tombée en désuétude ; c’est en France, pays d’origine de l’auteur, qu’elle a survécu le plus longtemps.

Comparaison des échelles de température

La température normale du corps humain est de 36,6 °C ±0,7 °C ou 98,2 °F ±1,3 °F. La valeur communément citée de 98,6 °F est une conversion exacte en Fahrenheit de la valeur allemande du 19e siècle de 37 °C. Parce que cette valeur n'est pas dans la plage température normale selon les idées modernes, on peut dire qu'il contient une précision excessive (incorrecte). Certaines valeurs de ce tableau ont été arrondies.

Comparaison des échelles Fahrenheit et Celsius

(de– échelle Fahrenheit, oC– échelle Celsius)

Pour convertir les degrés Celsius en Kelvin, vous devez utiliser la formule T=t+T0 où T est la température en kelvins, t est la température en degrés Celsius, T 0 =273,15 kelvins. La taille d’un degré Celsius est égale à un kelvin.

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

La température est la limite minimale de température 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... Wikipédia

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). Le zéro absolu est la température la plus basse de 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 ...

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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?...

La température absolue zéro correspond à 273,15 degrés Celsius en dessous de zéro, 459,67 en dessous de zéro Fahrenheit. Pour l'échelle de température Kelvin, cette température elle-même constitue le zéro.

L'essence du zéro absolu

La notion de zéro absolu vient de l’essence même de la température. Tout corps qui se libère dans le milieu extérieur pendant. Dans le même temps, la température corporelle diminue, c'est-à-dire il reste moins d’énergie. Théoriquement, ce processus peut se poursuivre jusqu’à ce que la quantité d’énergie atteigne un minimum tel que le corps ne puisse plus la restituer.
Un lointain signe avant-coureur d'une telle idée se trouve déjà chez M.V. Lomonossov. Le grand scientifique russe expliquait la chaleur par un mouvement « rotatif ». Par conséquent, le degré de refroidissement maximum correspond à l’arrêt complet d’un tel mouvement.

Selon les concepts modernes, la température zéro absolue est celle à laquelle les molécules ont le niveau d'énergie le plus bas possible. Avec moins d'énergie, c'est-à-dire à une température plus basse, aucun corps physique ne peut exister.

Théorie et pratique

Le zéro absolu est un concept théorique ; il est en principe impossible de l'atteindre dans la pratique, même dans les laboratoires scientifiques dotés des équipements les plus sophistiqués. Mais les scientifiques parviennent à refroidir la substance à des températures très basses, proches du zéro absolu.

À de telles températures, les substances acquièrent propriétés étonnantes, ce qu’ils ne peuvent pas avoir dans des circonstances normales. Le mercure, appelé « argent vivant » car dans un état proche du liquide, devient solide à cette température – au point qu’il peut être utilisé pour enfoncer des clous. Certains métaux deviennent cassants, comme le verre. Le caoutchouc devient tout aussi dur. Si vous frappez un objet en caoutchouc avec un marteau à une température proche du zéro absolu, il se brisera comme du verre.

Ce changement de propriétés est également associé à la nature de la chaleur. Plus la température du corps physique est élevée, plus les molécules se déplacent de manière intense et chaotique. À mesure que la température diminue, le mouvement devient moins intense et la structure devient plus ordonnée. Ainsi un gaz devient un liquide et un liquide devient un solide. Le niveau ultime de l’ordre est la structure cristalline. À des températures ultra-basses, même les substances condition normale restent amorphes, par exemple du caoutchouc.

Des phénomènes intéressants se produisent également avec les métaux. Les atomes du réseau cristallin vibrent avec moins d'amplitude, la diffusion des électrons diminue et donc la résistance électrique diminue. Le métal acquiert la supraconductivité, utilisation pratique ce qui semble très tentant, bien que difficile à réaliser.

Sources:

• Livanova A. Basses températures, zéro absolu et mécanique quantique

Corps– c’est l’un des concepts fondamentaux de la physique, qui désigne la forme d’existence de la matière ou de la substance. Ce objet matériel, qui est caractérisé par le volume et la masse, parfois aussi par d'autres paramètres. Le corps physique est clairement séparé des autres corps par une frontière. Il existe plusieurs types particuliers de corps physiques ; leur liste ne doit pas être comprise comme une classification.

En mécanique, un corps physique est le plus souvent compris comme un point matériel. Il s'agit d'une sorte d'abstraction dont la propriété principale est le fait que dimensions réelles les organismes chargés de résoudre un problème spécifique peuvent être négligés. En d’autres termes, un point matériel est un corps très spécifique qui a des dimensions, une forme et d’autres caractéristiques similaires, mais qui ne sont pas importantes pour résoudre le problème existant. Par exemple, si vous devez compter un objet sur une certaine section du chemin, vous pouvez ignorer complètement sa longueur lors de la résolution du problème. Un autre type de corps physique considéré par les mécaniciens est un corps absolument rigide. La mécanique d’un tel corps est exactement la même que celle d’un point matériel, mais elle possède en outre d’autres propriétés. Un corps absolument rigide est constitué de points, mais ni la distance entre eux ni la répartition de la masse ne changent sous les charges auxquelles le corps est soumis. Cela signifie qu'il ne peut pas être déformé. Pour déterminer la position d'un corps absolument rigide, il suffit de spécifier un système de coordonnées qui lui est attaché, généralement cartésien. Dans la plupart des cas, le centre de masse est également le centre du système de coordonnées. Il n'existe pas de corps absolument rigide, mais pour résoudre de nombreux problèmes, une telle abstraction est très pratique, bien qu'elle ne soit pas prise en compte en mécanique relativiste, car avec des mouvements dont la vitesse est comparable à la vitesse de la lumière, ce modèle démontre des contradictions internes. Absolument le contraire corps solide est un corps déformable,

Avez-vous déjà pensé à la température qui peut être basse ? Qu'est-ce que le zéro absolu ? L’humanité parviendra-t-elle un jour à y parvenir et quelles opportunités s’ouvriront après une telle découverte ? Ces questions et d’autres similaires occupent depuis longtemps l’esprit de nombreux physiciens et simples curieux.

Qu'est-ce que le zéro absolu

Même si vous n’aimez pas la physique depuis votre enfance, vous connaissez probablement la notion de température. Grâce à la théorie de la cinétique moléculaire, nous savons désormais qu'il existe un certain lien statique entre celle-ci et les mouvements des molécules et des atomes : plus la température d'un corps physique est élevée, plus ses atomes se déplacent rapidement, et vice versa. La question se pose : « Existe-t-il une limite inférieure à laquelle les particules élémentaires gèlent sur place ? Les scientifiques pensent que cela est théoriquement possible : le thermomètre sera à -273,15 degrés Celsius. Cette valeur est appelée zéro absolu. En d’autres termes, il s’agit de la limite minimale possible à laquelle un corps physique peut être refroidi. Il existe même une échelle de température absolue (échelle Kelvin), dans laquelle le zéro absolu est le point de référence et la division unitaire de l'échelle est égale à un degré. Les scientifiques du monde entier continuent de travailler pour atteindre valeur donnée, car cela promet de grandes perspectives pour l’humanité.

Pourquoi est-ce si important

Les températures extrêmement basses et extrêmement élevées sont étroitement liées aux concepts de superfluidité et de supraconductivité. La disparition de la résistance électrique dans les supraconducteurs permettra d’atteindre des valeurs d’efficacité inimaginables et d’éliminer d’éventuelles pertes d’énergie. Si nous pouvions trouver un moyen qui nous permettrait d’atteindre librement la valeur du « zéro absolu », de nombreux problèmes de l’humanité seraient résolus. Trains planant au-dessus des rails, moteurs, transformateurs et générateurs plus légers et plus petits, magnétoencéphalographie de haute précision, montres de haute précision - ce ne sont là que quelques exemples de ce que la supraconductivité peut apporter à nos vies.

Dernières avancées scientifiques

En septembre 2003, des chercheurs du MIT et de la NASA ont réussi à refroidir le sodium gazeux à un niveau record. Au cours de l’expérience, il ne leur manquait qu’un demi-milliardième de degré pour atteindre la ligne d’arrivée (zéro absolu). Lors des tests, le sodium était constamment dans un champ magnétique, ce qui l'empêchait de toucher les parois du récipient. S’il était possible de surmonter la barrière thermique, le mouvement moléculaire dans le gaz s’arrêterait complètement, car un tel refroidissement extrairait toute l’énergie du sodium. Les chercheurs ont utilisé une technique dont l'auteur (Wolfgang Ketterle) a reçu en 2001 prix Nobel en physique. Le point clé des tests était les processus gazeux de condensation de Bose-Einstein. Pendant ce temps, personne n'a encore annulé la troisième loi de la thermodynamique, selon laquelle le zéro absolu est non seulement une valeur insurmontable, mais aussi inaccessible. De plus, le principe d’incertitude de Heisenberg s’applique et les atomes ne peuvent tout simplement pas s’arrêter net dans leur élan. Ainsi, pour l’instant, le zéro absolu reste inaccessible à la science, même si les scientifiques ont pu l’approcher à une distance négligeable.