Όταν το δελτίο καιρού προβλέπει θερμοκρασίες κοντά στο μηδέν, δεν πρέπει να πάτε στο παγοδρόμιο: ο πάγος θα λιώσει. Η θερμοκρασία τήξης του πάγου θεωρείται ότι είναι μηδέν βαθμοί Κελσίου, η πιο κοινή κλίμακα θερμοκρασίας.
Γνωρίζουμε πολύ καλά την κλίμακα αρνητικών βαθμών Κελσίου - μοίρες<ниже
нуля>, βαθμοί ψύχους. Η χαμηλότερη θερμοκρασία στη Γη καταγράφηκε στην Ανταρκτική: -88,3°C. Ακόμη χαμηλότερες θερμοκρασίες είναι πιθανές έξω από τη Γη: στην επιφάνεια της Σελήνης τα σεληνιακά μεσάνυχτα μπορεί να φτάσει τους -160°C.
Αλλά αυθαίρετα χαμηλές θερμοκρασίες δεν μπορούν να υπάρχουν πουθενά.
Η εξαιρετικά χαμηλή θερμοκρασία - απόλυτο μηδέν - αντιστοιχεί σε - 273,16° στην κλίμακα Κελσίου.
Η κλίμακα απόλυτης θερμοκρασίας, η κλίμακα Kelvin, προέρχεται από το απόλυτο μηδέν. Ο πάγος λιώνει στους 273,16° Κέλβιν, και το νερό βράζει στους 373,16° Κ. Έτσι, ο βαθμός Κ είναι ίσος με τον βαθμό Γ. Αλλά στην κλίμακα Κέλβιν, όλες οι θερμοκρασίες είναι θετικές.
Γιατί είναι 0°K το όριο ψυχρού;<пляска>Η θερμότητα είναι η χαοτική κίνηση των ατόμων και των μορίων μιας ουσίας. Όταν μια ουσία ψύχεται, η θερμική ενέργεια αφαιρείται από αυτήν και η τυχαία κίνηση των σωματιδίων εξασθενεί. Τελικά, με ισχυρή ψύξη, θερμική
τα σωματίδια σταματά σχεδόν εντελώς. Τα άτομα και τα μόρια θα παγώσουν εντελώς σε μια θερμοκρασία που θεωρείται απόλυτο μηδέν.<идти медленнее, чем стоять на месте>.
Σύμφωνα με τις αρχές της κβαντικής μηχανικής, στο απόλυτο μηδέν θα σταματούσε η θερμική κίνηση των σωματιδίων, αλλά τα ίδια τα σωματίδια δεν θα παγώσουν, αφού δεν μπορούν να είναι σε πλήρη ηρεμία. Έτσι, στο απόλυτο μηδέν, τα σωματίδια πρέπει να διατηρούν ακόμα κάποιο είδος κίνησης, το οποίο ονομάζεται μηδενική κίνηση.
Ωστόσο, η ψύξη μιας ουσίας σε θερμοκρασία κάτω από το απόλυτο μηδέν είναι μια ιδέα τόσο ανούσια όσο, ας πούμε, η πρόθεση
Επιπλέον, ακόμη και η επίτευξη του ακριβούς απόλυτου μηδέν είναι σχεδόν αδύνατο. Μπορείτε μόνο να τον πλησιάσετε. Διότι σε καμία περίπτωση δεν μπορείτε να αφαιρέσετε απολύτως όλη τη θερμική ενέργεια από μια ουσία. Μέρος της θερμικής ενέργειας παραμένει στη βαθύτερη ψύξη.
Στα περισσότερα οικιακά και βιομηχανικά ψυγεία, η θερμότητα απομακρύνεται λόγω της εξάτμισης ενός ειδικού υγρού - φρέον, το οποίο κυκλοφορεί μέσω μεταλλικών σωλήνων. Το μυστικό είναι ότι το φρέον μπορεί να παραμείνει σε υγρή κατάσταση μόνο σε αρκετά χαμηλή θερμοκρασία. Στον θάλαμο του ψυγείου, λόγω της θερμότητας του θαλάμου, θερμαίνεται και βράζει, μετατρέπεται σε ατμό. Όμως ο ατμός συμπιέζεται από τον συμπιεστή, υγροποιείται και εισέρχεται στον εξατμιστή, αναπληρώνοντας την απώλεια του εξατμισμένου φρέον. Καταναλώνεται ενέργεια για τη λειτουργία του συμπιεστή.
Στις συσκευές βαθιάς ψύξης, ο ψυχρός φορέας είναι ένα υπερκρύο υγρό - υγρό ήλιο. Άχρωμο, ελαφρύ (8 φορές ελαφρύτερο από το νερό), βράζει υπό ατμοσφαιρική πίεση στους 4,2°K και στο κενό στους 0,7°K. Ακόμη χαμηλότερη θερμοκρασία δίνεται από το ισότοπο φωτός του ηλίου: 0,3°K.
Η εγκατάσταση ενός μόνιμου ψυγείου ηλίου είναι αρκετά δύσκολη.
Η έρευνα γίνεται απλά σε λουτρά με υγρό ήλιο. Και για να υγροποιήσουν αυτό το αέριο, οι φυσικοί χρησιμοποιούν διαφορετικές τεχνικές. Για παράδειγμα, το προψυγμένο και συμπιεσμένο ήλιο διαστέλλεται, απελευθερώνεται μέσω μιας λεπτής οπής σε ένα θάλαμο κενού. Ταυτόχρονα, η θερμοκρασία μειώνεται περαιτέρω και μέρος του αερίου μετατρέπεται σε υγρό. Είναι πιο αποτελεσματικό όχι μόνο να διαστέλλετε το ψυχρό αέριο, αλλά και να το αναγκάσετε να κάνει εργασία - μετακινήστε το έμβολο.
Το υγρό ήλιο που προκύπτει αποθηκεύεται σε ειδικά θερμοσώματα - φιάλες Dewar.
Το κόστος αυτού του πολύ κρύου υγρού (το μόνο που δεν παγώνει στο απόλυτο μηδέν) αποδεικνύεται αρκετά υψηλό. Παρόλα αυτά, το υγρό ήλιο χρησιμοποιείται όλο και πιο ευρέως στις μέρες μας, όχι μόνο στην επιστήμη, αλλά και σε διάφορες τεχνικές συσκευές.
Οι χαμηλότερες θερμοκρασίες επιτεύχθηκαν με διαφορετικό τρόπο. Αποδεικνύεται ότι τα μόρια ορισμένων αλάτων, για παράδειγμα στυπτηρία καλίου χρωμίου, μπορούν να περιστρέφονται κατά μήκος των γραμμών μαγνητικής δύναμης. Αυτό το άλας προψύχεται με υγρό ήλιο στον 1°K και τοποθετείται σε ισχυρό μαγνητικό πεδίο. Σε αυτή την περίπτωση, τα μόρια περιστρέφονται κατά μήκος των γραμμών δύναμης και η θερμότητα που απελευθερώνεται αφαιρείται από το υγρό ήλιο. Στη συνέχεια το μαγνητικό πεδίο αφαιρείται απότομα, τα μόρια στρέφονται και πάλι σε διαφορετικές κατευθύνσεις και
Μια ουσία παγωμένη σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες σε λουτρά υγρού ηλίου αλλάζει αισθητά. Το καουτσούκ γίνεται εύθραυστο, ο μόλυβδος γίνεται σκληρός όπως ο χάλυβας και το ελαστικό, πολλά κράματα αυξάνουν την αντοχή.
Το ίδιο το υγρό ήλιο συμπεριφέρεται με έναν περίεργο τρόπο. Σε θερμοκρασίες κάτω από 2,2° Κ, αποκτά μια ιδιότητα πρωτόγνωρη για τα συνηθισμένα υγρά - υπερρευστότητα: μέρος του χάνει εντελώς το ιξώδες και ρέει μέσα από τις στενότερες ρωγμές χωρίς καμία τριβή.
Αυτό το φαινόμενο ανακαλύφθηκε το 1937 από τον Σοβιετικό φυσικό ακαδημαϊκό P. JI.
Καπίτσα, στη συνέχεια εξήγησε ο Ακαδημαϊκός JI. D. Landau.
Αποδεικνύεται ότι σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες οι κβαντικοί νόμοι της συμπεριφοράς της ύλης αρχίζουν να έχουν αισθητή επίδραση. Όπως απαιτεί ένας από αυτούς τους νόμους, η ενέργεια μπορεί να μεταφερθεί από σώμα σε σώμα μόνο σε καλά καθορισμένα τμήματα - κβάντα. Υπάρχουν τόσο λίγα θερμικά κβάντα στο υγρό ήλιο που δεν υπάρχουν αρκετά από αυτά για όλα τα άτομα. Το μέρος του υγρού, χωρίς κβάντα θερμότητας, παραμένει σαν σε απόλυτο μηδέν θερμοκρασία τα άτομα του δεν συμμετέχουν καθόλου σε τυχαία θερμική κίνηση και δεν αλληλεπιδρούν με κανέναν τρόπο με τα τοιχώματα του δοχείου. Αυτό το τμήμα (ονομαζόταν ήλιο-Η) έχει υπερρευστότητα. Καθώς η θερμοκρασία μειώνεται, το ήλιο-P γίνεται όλο και πιο άφθονο, και στο απόλυτο μηδέν όλο το ήλιο θα μετατρεπόταν σε ήλιο-Η. Η υπερρευστότητα έχει πλέον μελετηθεί με μεγάλη λεπτομέρεια και μάλιστα έχει φανεί χρήσιμηπρακτική χρήση
: με τη βοήθειά του είναι δυνατός ο διαχωρισμός των ισοτόπων ηλίου.
Υπεραγωγιμότητα
Σχεδόν το απόλυτο μηδέν, συμβαίνουν εξαιρετικά ενδιαφέρουσες αλλαγές στις ηλεκτρικές ιδιότητες ορισμένων υλικών.
Το 1911, ο Ολλανδός φυσικός Kamerlingh Onnes έκανε μια απροσδόκητη ανακάλυψη: αποδείχθηκε ότι σε θερμοκρασία 4,12 ° K, η ηλεκτρική αντίσταση στον υδράργυρο εξαφανίζεται εντελώς. Ο υδράργυρος γίνεται υπεραγωγός.<гроб Магомета>Το ηλεκτρικό ρεύμα που προκαλείται σε έναν υπεραγώγιμο δακτύλιο δεν σβήνει και μπορεί να ρέει σχεδόν για πάντα.
Πάνω από ένα τέτοιο δαχτυλίδι, μια υπεραγώγιμη μπάλα θα επιπλέει στον αέρα και δεν θα πέσει, σαν παραμύθι
Οι θερμοκρασίες στις οποίες εμφανίζεται η υπεραγωγιμότητα (κρίσιμες θερμοκρασίες) καλύπτουν ένα αρκετά μεγάλο εύρος - από 0,35° Κ (άφνιο) έως 18° Κ (κράμα νιοβίου-κασσιτέρου).
Το φαινόμενο της υπεραγωγιμότητας, όπως η υπερ-
η ρευστότητα έχει μελετηθεί λεπτομερώς. Βρέθηκαν οι εξαρτήσεις των κρίσιμων θερμοκρασιών από την εσωτερική δομή των υλικών και το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο.
Αναπτύχθηκε μια βαθιά θεωρία υπεραγωγιμότητας (σημαντική συμβολή είχε ο Σοβιετικός επιστήμονας Ακαδημαϊκός N. N. Bogolyubov).
Η ουσία αυτού του παράδοξου φαινομένου είναι και πάλι καθαρά κβαντική. Σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες, τα ηλεκτρόνια εισέρχονται<танцуя>Οι υπεραγωγοί σχηματίζουν ένα σύστημα σωματιδίων συνδεδεμένων κατά ζεύγη που δεν μπορούν να δώσουν ενέργεια στο κρυσταλλικό πλέγμα ή να σπαταλούν ενεργειακά κβάντα θερμάνοντάς το. Ζεύγη ηλεκτρονίων κινούνται σαν<прутьями решетки>, μεταξύ
- ιόντα και να τα παρακάμψετε χωρίς συγκρούσεις και μεταφορά ενέργειας.
Η υπεραγωγιμότητα χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο στην τεχνολογία.
Για παράδειγμα, χρησιμοποιούνται στην πράξη υπεραγώγιμα σωληνοειδή - πηνία υπεραγωγού βυθισμένα σε υγρό ήλιο. Μόλις επάγεται ρεύμα και, κατά συνέπεια, ένα μαγνητικό πεδίο μπορεί να αποθηκευτεί σε αυτά για όσο χρονικό διάστημα επιθυμείτε. Μπορεί να φτάσει σε γιγάντιο μέγεθος - πάνω από 100.000 όστερες. Στο μέλλον, θα εμφανιστούν αναμφίβολα ισχυρές βιομηχανικές υπεραγώγιμες συσκευές - ηλεκτρικοί κινητήρες, ηλεκτρομαγνήτες κ.λπ.Στα ραδιοηλεκτρονικά, οι υπερευαίσθητοι ενισχυτές και γεννήτριες αρχίζουν να παίζουν σημαντικό ρόλο.<шумы>Ηλεκτρομαγνητικά κύματα<Пути электроники>).
, που λειτουργούν ιδιαίτερα καλά σε λουτρά με υγρό ήλιο - εκεί το εσωτερικό εξοπλισμός. Στην τεχνολογία των ηλεκτρονικών υπολογιστών, υπόσχεται ένα λαμπρό μέλλον για τους υπεραγώγιμους διακόπτες χαμηλής ισχύος - τα κρυοτόνια (βλ.Δεν είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς πόσο δελεαστικό θα ήταν να προωθηθεί η λειτουργία τέτοιων συσκευών στην περιοχή με υψηλότερες, πιο προσιτές θερμοκρασίες. ΣΕ
ανοίγεται η ελπίδα δημιουργίας υπεραγωγών πολυμερούς φιλμ. Η ιδιόμορφη φύση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας σε τέτοια υλικά υπόσχεται μια εξαιρετική ευκαιρία διατήρησης της υπεραγωγιμότητας ακόμη και σε θερμοκρασίες δωματίου. Οι επιστήμονες αναζητούν επίμονα τρόπους για να πραγματοποιήσουν αυτή την ελπίδα.
Στα βάθη των αστεριών
Επομένως, μια ουσία που είναι τόσο καυτή δεν μπορεί να είναι ούτε στερεή, ούτε υγρή, ούτε αέρια. Βρίσκεται σε κατάσταση πλάσματος, δηλαδή μείγμα ηλεκτρικά φορτισμένων<осколков>άτομα - ατομικοί πυρήνες και ηλεκτρόνια.
Το πλάσμα είναι μια μοναδική κατάσταση της ύλης. Δεδομένου ότι τα σωματίδια του είναι ηλεκτρικά φορτισμένα, είναι ευαίσθητα σε ηλεκτρικές και μαγνητικές δυνάμεις. Επομένως, η εγγύτητα δύο ατομικών πυρήνων (φέρουν θετικό φορτίο) είναι ένα σπάνιο φαινόμενο. Μόνο σε υψηλές πυκνότητες και τεράστιες θερμοκρασίες οι ατομικοί πυρήνες που συγκρούονται μεταξύ τους μπορούν να έρθουν κοντά. Στη συνέχεια λαμβάνουν χώρα θερμοπυρηνικές αντιδράσεις - η πηγή ενέργειας για τα αστέρια.
Το πλησιέστερο σε εμάς αστέρι, ο Ήλιος, αποτελείται κυρίως από πλάσμα υδρογόνου, το οποίο θερμαίνεται στα έγκατα του αστεριού στους 10 εκατομμύρια βαθμούς. Κάτω από τέτοιες συνθήκες, συμβαίνουν στενές συναντήσεις ταχέων πυρήνων υδρογόνου - πρωτονίων, αν και σπάνιες. Μερικές φορές τα πρωτόνια που πλησιάζουν αλληλεπιδρούν: έχοντας ξεπεράσει την ηλεκτρική απώθηση, πέφτουν στη δύναμη των γιγάντιων πυρηνικών δυνάμεων έλξης, γρήγορα<падают>το ένα πάνω στο άλλο και συγχωνεύονται. Εδώ συμβαίνει μια στιγμιαία αναδιάρθρωση: αντί για δύο πρωτόνια, εμφανίζεται ένα δευτερόνιο (ο πυρήνας ενός βαρέως ισοτόπου υδρογόνου), ένα ποζιτρόνιο και ένα νετρίνο. Η ενέργεια που απελευθερώνεται είναι 0,46 εκατομμύρια ηλεκτρον βολτ (MeV).
Κάθε μεμονωμένο ηλιακό πρωτόνιο μπορεί να εισέλθει σε μια τέτοια αντίδραση κατά μέσο όρο μία φορά κάθε 14 δισεκατομμύρια χρόνια. Αλλά υπάρχουν τόσα πολλά πρωτόνια στα έγκατα του φωτός που εδώ κι εκεί συμβαίνει αυτό το απίθανο γεγονός - και το αστέρι μας καίγεται με την ομοιόμορφη, εκθαμβωτική φλόγα του.
Η σύνθεση των δευτερονίων είναι μόνο το πρώτο βήμα των ηλιακών θερμοπυρηνικών μετασχηματισμών. Το νεογέννητο δευτερόνιο πολύ σύντομα (κατά μέσο όρο μετά από 5,7 δευτερόλεπτα) συνδυάζεται με ένα άλλο πρωτόνιο. Εμφανίζεται ένας ελαφρύς πυρήνας ηλίου και μια ακτίνα γάμμαηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία
. Εκλύονται 5,48 MeV ενέργειας.
Τέλος, κατά μέσο όρο μία φορά κάθε εκατομμύριο χρόνια, δύο ελαφροί πυρήνες ηλίου μπορούν να συγκλίνουν και να συνδυαστούν. Τότε σχηματίζεται ένας πυρήνας συνηθισμένου ηλίου (σωματίδιο άλφα) και δύο πρωτόνια χωρίζονται. Εκλύονται 12,85 MeV ενέργειας.<конвейер>Αυτό τριών σταδίων<сгорает>οι θερμοπυρηνικές αντιδράσεις δεν είναι οι μοναδικές.<золу>Υπάρχει μια άλλη αλυσίδα πυρηνικών μετασχηματισμών, πιο γρήγοροι. Σε αυτό συμμετέχουν οι ατομικοί πυρήνες άνθρακα και αζώτου (χωρίς να καταναλώνονται). Αλλά και στις δύο επιλογές, τα σωματίδια άλφα συντίθενται από πυρήνες υδρογόνου. Μεταφορικά μιλώντας, το πλάσμα υδρογόνου του Ήλιου , μετατρέπεται σε!
Κάθε δευτερόλεπτο ο Ήλιος εκπέμπει 4.1033 ergs ενέργειας, χάνοντας 4.1012 g (4 εκατομμύρια τόνους) ύλης σε βάρος. Αλλά η συνολική μάζα του Ήλιου είναι 2.1027 τόνοι Αυτό σημαίνει ότι σε ένα εκατομμύριο χρόνια, χάρη στην ακτινοβολία, ο Ήλιος<худеет>μόνο το ένα δέκατο εκατομμυριοστό της μάζας του. Αυτά τα στοιχεία απεικονίζουν εύγλωττα την αποτελεσματικότητα των θερμοπυρηνικών αντιδράσεων και τη γιγάντια θερμογόνο δύναμη της ηλιακής ενέργειας.<горючего>- υδρογόνο.
Η θερμοπυρηνική σύντηξη είναι προφανώς η κύρια πηγή ενέργειας για όλα τα αστέρια.<зола>Σε διαφορετικές θερμοκρασίες και πυκνότητες αστρικών εσωτερικών χώρων, συμβαίνουν διαφορετικοί τύποι αντιδράσεων. Ειδικότερα, ηλιακή<горючим>-πυρήνες ηλίου - στους 100 εκατομμύρια βαθμούς γίνεται το ίδιο θερμοπυρηνικό
. Στη συνέχεια, ακόμη βαρύτεροι ατομικοί πυρήνες - άνθρακας και ακόμη και οξυγόνο - μπορούν να συντεθούν από σωματίδια άλφα.<Вселенная вчера, сегодня и завтра>).
Προς τον τεχνητό ήλιο<горючего>Έκτακτη θερμογόνος δύναμη του θερμοπυρηνικού
<Горючего>ώθησε τους επιστήμονες να επιτύχουν τεχνητή υλοποίηση αντιδράσεων πυρηνικής σύντηξης.
- Υπάρχουν πολλά ισότοπα υδρογόνου στον πλανήτη μας. Για παράδειγμα, το υπερβαρύ υδρογόνο τρίτιο μπορεί να παραχθεί από το μέταλλο λίθιο σε πυρηνικούς αντιδραστήρες. Και το βαρύ υδρογόνο - το δευτέριο είναι μέρος του βαρέος νερού, το οποίο μπορεί να εξαχθεί από το συνηθισμένο νερό.
Το βαρύ υδρογόνο που εξάγεται από δύο ποτήρια συνηθισμένου νερού θα παρήγαγε τόση ενέργεια σε έναν θερμοπυρηνικό αντιδραστήρα όση παράγεται τώρα από την καύση ενός βαρελιού βενζίνης υψηλής ποιότητας.<горючее>Η δυσκολία είναι η προθέρμανση
σε θερμοκρασίες στις οποίες μπορεί να αναφλεγεί με ισχυρή θερμοπυρηνική φωτιά. Αυτό το πρόβλημα λύθηκε για πρώτη φορά στη βόμβα υδρογόνου. Τα ισότοπα υδρογόνου εκεί αναφλέγονται από έκρηξηατομική βόμβα<воспламеняясь>, η οποία συνοδεύεται από θέρμανση της ουσίας σε πολλές δεκάδες εκατομμύρια βαθμούς. Σε μια από τις εκδόσεις της βόμβας υδρογόνου, το θερμοπυρηνικό καύσιμο είναι μια χημική ένωση βαρέως υδρογόνου με ελαφρύ λίθιο - ελαφρύ δευτερίδιο λιθίου. Αυτή η λευκή σκόνη, παρόμοια με το επιτραπέζιο αλάτι,<спички>από
, που είναι ατομική βόμβα, εκρήγνυται ακαριαία και δημιουργεί θερμοκρασία εκατοντάδων εκατομμυρίων βαθμών.
Είπαμε ήδη ότι είναι η χαοτική κίνηση των σωματιδίων που δημιουργεί τη θέρμανση των σωμάτων και η μέση ενέργεια της τυχαίας κίνησης τους αντιστοιχεί στη θερμοκρασία. Το να ζεστάνεις ένα κρύο σώμα σημαίνει να δημιουργείς αυτή τη διαταραχή με οποιονδήποτε τρόπο.
Φανταστείτε δύο ομάδες δρομέων να ορμούν η μία προς την άλλη. Έτσι συγκρούστηκαν, μπερδεύτηκαν, άρχισε μια συντριβή και σύγχυση.
Μεγάλο μπέρδεμα!
Με τον ίδιο περίπου τρόπο, οι φυσικοί προσπάθησαν αρχικά να επιτύχουν υψηλές θερμοκρασίες - με σύγκρουση πίδακες αερίου υψηλής πίεσης. Το αέριο θερμαίνεται έως και 10 χιλιάδες βαθμούς. Κάποτε αυτό ήταν ρεκόρ: η θερμοκρασία ήταν υψηλότερη από ό,τι στην επιφάνεια του Ήλιου.
Αλλά με αυτή τη μέθοδο, η περαιτέρω, μάλλον αργή, μη εκρηκτική θέρμανση του αερίου είναι αδύνατη, καθώς η θερμική διαταραχή εξαπλώνεται αμέσως προς όλες τις κατευθύνσεις, θερμαίνοντας τα τοιχώματα του πειραματικού θαλάμου και το περιβάλλον. Η προκύπτουσα θερμότητα φεύγει γρήγορα από το σύστημα και είναι αδύνατο να το απομονώσεις.
Εάν οι πίδακες αερίου αντικατασταθούν από ροές πλάσματος, το πρόβλημα της θερμομόνωσης παραμένει πολύ δύσκολο, αλλά υπάρχει και ελπίδα για τη λύση του.
Είναι αλήθεια ότι το πλάσμα δεν μπορεί να προστατευθεί από την απώλεια θερμότητας από δοχεία κατασκευασμένα ακόμη και από την πιο πυρίμαχη ουσία. Σε επαφή με συμπαγή τοιχώματα, το ζεστό πλάσμα ψύχεται αμέσως. Αλλά μπορείτε να προσπαθήσετε να κρατήσετε και να θερμάνετε το πλάσμα δημιουργώντας τη συσσώρευσή του σε κενό, έτσι ώστε να μην αγγίζει τα τοιχώματα του θαλάμου, αλλά να κρέμεται στο κενό, χωρίς να αγγίζει τίποτα. Εδώ θα πρέπει να εκμεταλλευτούμε το γεγονός ότι τα σωματίδια του πλάσματος δεν είναι ουδέτερα, όπως τα άτομα αερίου, αλλά ηλεκτρικά φορτισμένα. Επομένως, όταν κινούνται, εκτίθενται σε μαγνητικές δυνάμεις. Προκύπτει το καθήκον: να δημιουργηθεί ένα μαγνητικό πεδίο ειδικής διαμόρφωσης στο οποίο το καυτό πλάσμα θα κρέμεται σαν σε μια τσάντα με αόρατα τοιχώματα.Η πιο απλή μορφή Αυτός ο τύπος ενέργειας δημιουργείται αυτόματα όταν ισχυροί παλμοί περνούν μέσα από το πλάσμαηλεκτρικό ρεύμα
. Σε αυτή την περίπτωση, προκαλούνται μαγνητικές δυνάμεις γύρω από το καλώδιο πλάσματος, οι οποίες τείνουν να συμπιέσουν το καλώδιο.
Μια άλλη κατεύθυνση πειραμάτων είναι η χρήση ενός μαγνητικού μπουκαλιού, που προτάθηκε το 1952 από τον σοβιετικό φυσικό G.I. Η μαγνητική φιάλη τοποθετείται σε θάλαμο από φελλό - έναν κυλινδρικό θάλαμο κενού εξοπλισμένο με εξωτερική περιέλιξη, η οποία συμπυκνώνεται στα άκρα του θαλάμου. Το ρεύμα που διαρρέει την περιέλιξη δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο στον θάλαμο. Οι γραμμές πεδίου του στο μεσαίο τμήμα βρίσκονται παράλληλα με τις γεννείες του κυλίνδρου και στα άκρα συμπιέζονται και σχηματίζουν μαγνητικά βύσματα. Τα σωματίδια πλάσματος που εγχέονται σε ένα μαγνητικό μπουκάλι τυλίγονται γύρω από τις γραμμές πεδίου και αντανακλώνται από τα βύσματα. Ως αποτέλεσμα, το πλάσμα διατηρείται στο εσωτερικό της φιάλης για κάποιο χρονικό διάστημα. Εάν η ενέργεια των σωματιδίων του πλάσματος που εισάγονται στο μπουκάλι είναι αρκετά υψηλή και υπάρχουν αρκετά από αυτά, εισέρχονται σε πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις δυνάμεων, η αρχικά διατεταγμένη κίνησή τους συγχέεται, διαταράσσεται - η θερμοκρασία των πυρήνων του υδρογόνου αυξάνεται σε δεκάδες εκατομμύρια βαθμούς.
Επιπρόσθετη θέρμανση επιτυγχάνεται με ηλεκτρομαγνητική<ударами>με πλάσμα, συμπίεση του μαγνητικού πεδίου κ.λπ. Τώρα το πλάσμα των βαρέων πυρήνων υδρογόνου θερμαίνεται σε εκατοντάδες εκατομμύρια βαθμούς. Είναι αλήθεια ότι αυτό μπορεί να γίνει είτε από για λίγοή σε χαμηλή πυκνότητα πλάσματος.
Για να ξεκινήσει μια αυτοσυντηρούμενη αντίδραση, η θερμοκρασία και η πυκνότητα του πλάσματος πρέπει να αυξηθούν περαιτέρω. Αυτό είναι δύσκολο να επιτευχθεί. Ωστόσο, το πρόβλημα, όπως είναι πεπεισμένοι οι επιστήμονες, είναι αναμφίβολα επιλύσιμο.
ΓΙΓΑΜΠΑΪΤ. Ανφιλόφ
Η δημοσίευση φωτογραφιών και η παράθεση άρθρων από τον ιστότοπό μας σε άλλους πόρους επιτρέπεται, υπό την προϋπόθεση ότι παρέχεται σύνδεσμος προς την πηγή και τις φωτογραφίες.
Έχετε σκεφτεί ποτέ πόσο χαμηλή μπορεί να είναι η θερμοκρασία; Τι είναι το απόλυτο μηδέν; Θα μπορέσει ποτέ η ανθρωπότητα να το πετύχει και ποιες ευκαιρίες θα ανοίξουν μετά από μια τέτοια ανακάλυψη; Αυτά και άλλα παρόμοια ερωτήματα έχουν απασχολήσει εδώ και καιρό το μυαλό πολλών φυσικών και απλά περίεργων ανθρώπων.
Τι είναι το απόλυτο μηδέν
Ακόμα κι αν δεν σας άρεσε η φυσική από την παιδική σας ηλικία, πιθανότατα είστε εξοικειωμένοι με την έννοια της θερμοκρασίας. Χάρη στη μοριακή κινητική θεωρία, γνωρίζουμε τώρα ότι υπάρχει μια ορισμένη στατική σύνδεση μεταξύ αυτής και των κινήσεων των μορίων και των ατόμων: όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία οποιουδήποτε φυσικού σώματος, τόσο πιο γρήγορα κινούνται τα άτομα του και αντίστροφα. Τίθεται το ερώτημα: «Υπάρχει τόσο χαμηλότερο όριο στο οποίο τα στοιχειώδη σωματίδια θα παγώσουν στη θέση τους;» Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι αυτό είναι θεωρητικά δυνατό το θερμόμετρο θα είναι στους -273,15 βαθμούς Κελσίου. Αυτή η τιμή ονομάζεται απόλυτο μηδέν. Με άλλα λόγια, αυτό είναι το ελάχιστο δυνατό όριο στο οποίο μπορεί να ψυχθεί ένα φυσικό σώμα. Υπάρχει ακόμη και μια κλίμακα απόλυτης θερμοκρασίας (κλίμακα Κέλβιν), στην οποία το απόλυτο μηδέν είναι το σημείο αναφοράς και η μονάδα διαίρεσης της κλίμακας είναι ίση με έναν βαθμό. Οι επιστήμονες σε όλο τον κόσμο συνεχίζουν να εργάζονται για να επιτύχουν δεδομένη αξία, αφού αυτό υπόσχεται μεγάλες προοπτικές για την ανθρωπότητα.
Γιατί είναι τόσο σημαντικό αυτό
Οι εξαιρετικά χαμηλές και εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες συνδέονται στενά με τις έννοιες της υπερρευστότητας και της υπεραγωγιμότητας. Η εξαφάνιση της ηλεκτρικής αντίστασης στους υπεραγωγούς θα καταστήσει δυνατή την επίτευξη αδιανόητων τιμών απόδοσης και την εξάλειψη τυχόν απωλειών ενέργειας. Αν μπορούσαμε να βρούμε έναν τρόπο που θα μας επέτρεπε να φτάσουμε ελεύθερα την τιμή του «απόλυτου μηδέν», πολλά από τα προβλήματα της ανθρωπότητας θα είχαν λυθεί. Τρένα που αιωρούνται πάνω από τις ράγες, ελαφρύτεροι και μικρότεροι κινητήρες, μετασχηματιστές και γεννήτριες, μαγνητοεγκεφαλογραφία υψηλής ακρίβειας, ρολόγια υψηλής ακρίβειας - αυτά είναι μόνο μερικά παραδείγματα του τι μπορεί να φέρει η υπεραγωγιμότητα στη ζωή μας.
Τελευταίες επιστημονικές εξελίξεις
Τον Σεπτέμβριο του 2003, ερευνητές από το MIT και τη NASA κατάφεραν να ψύξουν το αέριο νατρίου σε ιστορικό χαμηλό. Κατά τη διάρκεια του πειράματος, απείχαν μόλις το μισό δισεκατομμυριοστό της μοίρας από τη γραμμή τερματισμού (απόλυτο μηδέν). Κατά τη διάρκεια των δοκιμών, το νάτριο βρισκόταν συνεχώς σε μαγνητικό πεδίο, το οποίο το εμπόδιζε να αγγίξει τα τοιχώματα του δοχείου. Εάν ήταν δυνατό να ξεπεραστεί το φράγμα της θερμοκρασίας, η μοριακή κίνηση στο αέριο θα σταματούσε εντελώς, επειδή μια τέτοια ψύξη θα εξάγει όλη την ενέργεια από το νάτριο. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια τεχνική της οποίας ο συγγραφέας (Wolfgang Ketterle) έλαβε το 2001 βραβείο Νόμπελστη φυσική. Το σημείο κλειδί στις δοκιμές ήταν οι διεργασίες αερίου της συμπύκνωσης Bose-Einstein. Εν τω μεταξύ, κανείς δεν έχει ακυρώσει ακόμη τον τρίτο νόμο της θερμοδυναμικής, σύμφωνα με τον οποίο το απόλυτο μηδέν δεν είναι μόνο μια ανυπέρβλητη, αλλά και μια ανέφικτη τιμή. Επιπλέον, ισχύει η αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg και τα άτομα απλά δεν μπορούν να σταματήσουν νεκρά στην πορεία τους. Έτσι, προς το παρόν, η θερμοκρασία απόλυτου μηδέν παραμένει ανέφικτη για την επιστήμη, αν και οι επιστήμονες κατάφεραν να την προσεγγίσουν σε αμελητέα απόσταση.
Απόλυτο μηδενικόθερμοκρασίες
Απόλυτο μηδέν θερμοκρασία- αυτό είναι το ελάχιστο όριο θερμοκρασίας που μπορεί να έχει ένα φυσικό σώμα. Το απόλυτο μηδέν χρησιμεύει ως αρχή μιας κλίμακας απόλυτης θερμοκρασίας, όπως η κλίμακα Kelvin. Στην κλίμακα Κελσίου, το απόλυτο μηδέν αντιστοιχεί σε θερμοκρασία −273,15 °C.
Πιστεύεται ότι το απόλυτο μηδέν είναι ανέφικτο στην πράξη. Η ύπαρξη και η θέση του στην κλίμακα θερμοκρασίας προκύπτει από την παρέκταση των παρατηρούμενων φυσικών φαινομένων και μια τέτοια παρέκταση δείχνει ότι στο απόλυτο μηδέν η ενέργεια της θερμικής κίνησης των μορίων και των ατόμων μιας ουσίας πρέπει να είναι ίση με μηδέν, δηλαδή η χαοτική κίνηση των σωματιδίων σταματά, και σχηματίζουν μια διατεταγμένη δομή, καταλαμβάνοντας καθαρή θέση στους κόμβους του κρυσταλλικού πλέγματος. Ωστόσο, στην πραγματικότητα, ακόμη και σε απόλυτο μηδέν θερμοκρασία, οι κανονικές κινήσεις των σωματιδίων που αποτελούν την ύλη θα παραμείνουν. Οι υπόλοιπες ταλαντώσεις, όπως οι ταλαντώσεις μηδενικού σημείου, οφείλονται στις κβαντικές ιδιότητες των σωματιδίων και στο φυσικό κενό που τα περιβάλλει.
Επί του παρόντος, στα φυσικά εργαστήρια είναι δυνατό να ληφθούν θερμοκρασίες που υπερβαίνουν το απόλυτο μηδέν μόνο κατά μερικά εκατομμυριοστά του βαθμού. να το πετύχει ο ίδιος, σύμφωνα με τους νόμους της θερμοδυναμικής, είναι αδύνατο.
Σημειώσεις
Βιβλιογραφία
- G. Burmin. Επίθεση στο απόλυτο μηδέν. - Μ.: «Παιδική Λογοτεχνία», 1983.
δείτε επίσης
Ίδρυμα Wikimedia.
- 2010.
- Απόλυτο μηδέν θερμοκρασία
Θερμοκρασίες απόλυτο μηδέν
Δείτε τι είναι η «Θερμοκρασία απόλυτο μηδέν» σε άλλα λεξικά:Θερμοκρασίες απόλυτο μηδέν
- Απόλυτο μηδέν θερμοκρασία είναι το ελάχιστο όριο θερμοκρασίας που μπορεί να έχει ένα φυσικό σώμα. Το απόλυτο μηδέν χρησιμεύει ως το σημείο εκκίνησης για μια κλίμακα απόλυτης θερμοκρασίας, όπως η κλίμακα Kelvin. Στην κλίμακα Κελσίου, το απόλυτο μηδέν αντιστοιχεί σε... ... Wikipedia- ΑΠΟΛΥΤΟ ΜΗΔΕΝ, η θερμοκρασία στην οποία όλα τα στοιχεία του συστήματος έχουν τη μικρότερη ποσότητα ενέργειας που επιτρέπεται από τους νόμους της ΚΒΑΝΤΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ. μηδέν στην κλίμακα θερμοκρασίας Kelvin, ή 273,15°C (459,67° Fahrenheit). Σε αυτή τη θερμοκρασία... Επιστημονικό και τεχνικό εγκυκλοπαιδικό λεξικό
Κλίμακα απόλυτης θερμοκρασίας
Απόλυτη θερμοδυναμική θερμοκρασία- Χαοτική θερμική κίνηση στο επίπεδο των σωματιδίων αερίου όπως τα άτομα και τα μόρια Υπάρχουν δύο ορισμοί της θερμοκρασίας. Το ένα από μοριακή κινητική άποψη, το άλλο από θερμοδυναμική άποψη. Θερμοκρασία (από τα λατινικά θερμοκρασία σωστά ... ... Wikipedia
Κλίμακα απόλυτης θερμοκρασίας- Χαοτική θερμική κίνηση στο επίπεδο των σωματιδίων αερίου όπως τα άτομα και τα μόρια Υπάρχουν δύο ορισμοί της θερμοκρασίας. Το ένα από μοριακή κινητική άποψη, το άλλο από θερμοδυναμική άποψη. Θερμοκρασία (από τα λατινικά θερμοκρασία σωστά ... ... Wikipedia
Απόλυτο μηδέν θερμοκρασία
Η οριακή θερμοκρασία στην οποία ο όγκος ενός ιδανικού αερίου γίνεται ίσος με μηδέν λαμβάνεται ως θερμοκρασία απόλυτου μηδέν.
Ας βρούμε την τιμή του απόλυτου μηδέν στην κλίμακα Κελσίου.
Εξίσωση όγκου Vστον τύπο (3.1) μηδέν και λαμβάνοντας υπόψη ότι
.
Άρα η θερμοκρασία απόλυτου μηδέν είναι
t= –273 °C. 2
Αυτή είναι η ακραία, χαμηλότερη θερμοκρασία στη φύση, αυτός ο «μεγαλύτερος ή τελευταίος βαθμός ψύχους», την ύπαρξη του οποίου προέβλεψε ο Lomonosov.
Οι υψηλότερες θερμοκρασίες στη Γη - εκατοντάδες εκατομμύρια μοίρες - σημειώθηκαν κατά τη διάρκεια εκρήξεων θερμοπυρηνικές βόμβες. Ακόμη υψηλότερες θερμοκρασίες είναι χαρακτηριστικές για τις εσωτερικές περιοχές ορισμένων άστρων.
2Περισσότερα ακριβής αξίααπόλυτο μηδέν: –273,15 °C.
Κλίμακα Kelvin
Ο Άγγλος επιστήμονας W. Kelvin εισήγαγε απόλυτη κλίμακαθερμοκρασίες Η μηδενική θερμοκρασία στην κλίμακα Kelvin αντιστοιχεί στο απόλυτο μηδέν και η μονάδα θερμοκρασίας σε αυτήν την κλίμακα είναι ίση με έναν βαθμό στην κλίμακα Κελσίου, άρα απόλυτη θερμοκρασία Τσχετίζεται με τη θερμοκρασία στην κλίμακα Κελσίου από τον τύπο
T = t + 273. (3.2)
Στο Σχ. Το 3.2 δείχνει την απόλυτη κλίμακα και την κλίμακα Κελσίου για σύγκριση.
Η μονάδα SI της απόλυτης θερμοκρασίας ονομάζεται Κέλβιν(συντομογραφία Κ). Επομένως, ένας βαθμός στην κλίμακα Κελσίου είναι ίσος με έναν βαθμό στην κλίμακα Κέλβιν:
Έτσι, η απόλυτη θερμοκρασία, σύμφωνα με τον ορισμό που δίνει ο τύπος (3.2), είναι μια παραγόμενη ποσότητα που εξαρτάται από τη θερμοκρασία Κελσίου και από την πειραματικά καθορισμένη τιμή του α.
Αναγνώστης:Τι φυσικό νόημα έχει η απόλυτη θερμοκρασία;
Ας γράψουμε την έκφραση (3.1) στη φόρμα
.
Λαμβάνοντας υπόψη ότι η θερμοκρασία στην κλίμακα Kelvin σχετίζεται με τη θερμοκρασία στην κλίμακα Κελσίου από τη σχέση T = t + 273, παίρνουμε
Οπου Τ 0 = 273 K, ή
Επειδή αυτή η σχέση ισχύει για αυθαίρετη θερμοκρασία Τ, τότε ο νόμος του Gay-Lussac μπορεί να διατυπωθεί ως εξής:
Για δεδομένη μάζα αερίου σε p = const ισχύει η ακόλουθη σχέση:
Εργασία 3.1.Σε θερμοκρασία Τ 1 = 300 K όγκος αερίου V 1 = 5,0 λίτρο. Προσδιορίστε τον όγκο του αερίου στην ίδια πίεση και θερμοκρασία Τ= 400 Κ.
ΝΑ ΣΤΑΜΑΤΗΣΕΙ! Αποφασίστε μόνοι σας: A1, B6, C2.
Πρόβλημα 3.2.Κατά την ισοβαρική θέρμανση, ο όγκος του αέρα αυξήθηκε κατά 1%. Κατά πόσο αυξήθηκε η απόλυτη θερμοκρασία;
= 0,01.
Απάντηση: 1 %.
Ας θυμηθούμε τη φόρμουλα που προκύπτει
ΝΑ ΣΤΑΜΑΤΗΣΕΙ! Αποφασίστε μόνοι σας: Α2, Α3, Β1, Β5.
Νόμος του Καρόλου
Ο Γάλλος επιστήμονας Charles διαπίστωσε πειραματικά ότι εάν ένα αέριο θερμανθεί έτσι ώστε ο όγκος του να παραμείνει σταθερός, η πίεση του αερίου θα αυξηθεί. Η εξάρτηση της πίεσης από τη θερμοκρασία έχει τη μορφή:
R(t) = Π 0 (1 + β t), (3.6)
Οπου R(t) – πίεση σε θερμοκρασία t°C; R 0 – πίεση στους 0 °C; b είναι ο συντελεστής θερμοκρασίας πίεσης, ο οποίος είναι ίδιος για όλα τα αέρια: 1/K.
Αναγνώστης:Παραδόξως, ο συντελεστής θερμοκρασίας της πίεσης b είναι ακριβώς ίσος με τον συντελεστή θερμοκρασίας της ογκομετρικής διαστολής a!
Ας πάρουμε μια ορισμένη μάζα αερίου με όγκο V 0 σε θερμοκρασία Τ 0 και πίεση R 0 . Για πρώτη φορά, διατηρώντας σταθερή την πίεση του αερίου, το θερμαίνουμε σε θερμοκρασία Τ 1 . Τότε το αέριο θα έχει όγκο V 1 = V 0 (1 + α t) και πίεση R 0 .
Τη δεύτερη φορά, διατηρώντας σταθερό τον όγκο του αερίου, το θερμαίνουμε στην ίδια θερμοκρασία Τ 1 . Τότε το αέριο θα έχει πίεση R 1 = R 0 (1 + β t) και τον όγκο V 0 .
Εφόσον και στις δύο περιπτώσεις η θερμοκρασία του αερίου είναι η ίδια, ισχύει ο νόμος Boyle–Mariotte:
Π 0 V 1 = Π 1 V 0 Þ R 0 V 0 (1 + α t) = R 0 (1 + β t)V 0 Þ
Þ 1 + α t = 1 + β tÞ a = β.
Δεν είναι λοιπόν περίεργο που a = b, όχι!
Ας ξαναγράψουμε τον νόμο του Καρόλου στη μορφή
.
Λαμβάνοντας υπ 'όψιν ότι Τ = t°С + 273 °С, Τ 0 = 273 °C, παίρνουμε
Η επιλογή των σημείων τήξης του πάγου και του βρασμού του νερού ως κύρια σημεία της κλίμακας θερμοκρασίας είναι εντελώς αυθαίρετη. Η κλίμακα θερμοκρασίας που λήφθηκε με αυτόν τον τρόπο αποδείχθηκε ότι δεν ήταν βολική για θεωρητικές μελέτες.
Με βάση τους νόμους της θερμοδυναμικής, ο Kelvin κατάφερε να κατασκευάσει τη λεγόμενη κλίμακα απόλυτης θερμοκρασίας (σήμερα ονομάζεται θερμοδυναμική κλίμακα θερμοκρασίας ή κλίμακα Kelvin), εντελώς ανεξάρτητη είτε από τη φύση του θερμομετρικού σώματος είτε από την επιλεγμένη θερμομετρική παράμετρο. Ωστόσο, η αρχή της κατασκευής μιας τέτοιας κλίμακας υπερβαίνει το σχολικό πρόγραμμα σπουδών. Θα εξετάσουμε αυτό το ζήτημα χρησιμοποιώντας άλλες σκέψεις.
Ο τύπος (2) συνεπάγεται δύο πιθανούς τρόπουςκαθιέρωση μιας κλίμακας θερμοκρασίας: χρησιμοποιώντας μια αλλαγή στην πίεση μιας ορισμένης ποσότητας αερίου σε σταθερό όγκο ή μια αλλαγή στον όγκο σε μια σταθερή πίεση. Αυτή η κλίμακα ονομάζεται κλίμακα ιδανικής θερμοκρασίας αερίου.
Η θερμοκρασία που καθορίζεται από την ισότητα (2) ονομάζεται απόλυτη θερμοκρασία. Απόλυτη θερμοκρασία Τ δεν μπορεί να είναι αρνητικό, αφού υπάρχουν προφανώς θετικά μεγέθη στην αριστερή πλευρά της ισότητας (2) (ακριβέστερα, δεν μπορεί να έχει διαφορετικά πρόσημα, μπορεί να είναι είτε θετικό είτε αρνητικό. Αυτό εξαρτάται από την επιλογή του προσδίου της σταθεράς κ. Εφόσον συμφωνήθηκε ότι η θερμοκρασία του τριπλού σημείου πρέπει να θεωρείται θετική, η απόλυτη θερμοκρασία μπορεί να είναι μόνο θετική). Επομένως, η χαμηλότερη δυνατή τιμή θερμοκρασίας Τ= 0 είναι η θερμοκρασία όταν η πίεση ή ο όγκος είναι μηδέν.
Η οριακή θερμοκρασία στην οποία η πίεση ενός ιδανικού αερίου εξαφανίζεται σε σταθερό όγκο ή ο όγκος ενός ιδανικού αερίου τείνει στο μηδέν (δηλαδή, το αέριο πρέπει να συμπιεστεί σε ένα "σημείο") σε σταθερή πίεση ονομάζεται απόλυτο μηδενικό. Αυτή είναι η χαμηλότερη θερμοκρασία στη φύση.
Από την ισότητα (3), λαμβάνοντας υπόψη ότι \(~\mathcal h W_K \mathcal i = \frac(m_0 \mathcal h \upsilon^2 \mathcal i)(2)\) , η φυσική έννοια του απόλυτου μηδέν ακολουθεί: απόλυτο μηδέν - η θερμοκρασία στην οποία πρέπει να σταματήσει η θερμική μεταφορική κίνηση των μορίων. Το απόλυτο μηδέν είναι ακατόρθωτο.
Το Διεθνές Σύστημα Μονάδων (SI) χρησιμοποιεί μια απόλυτη θερμοδυναμική κλίμακα θερμοκρασίας. Το απόλυτο μηδέν λαμβάνεται ως μηδενική θερμοκρασία σε αυτήν την κλίμακα. Η θερμοκρασία στην οποία βρίσκονται στο δυναμική ισορροπίανερό, πάγος και κορεσμένος ατμός, το λεγόμενο τριπλό σημείο (στην κλίμακα Κελσίου, η θερμοκρασία του τριπλού σημείου είναι 0,01 ° C). Κάθε μονάδα απόλυτης θερμοκρασίας, που ονομάζεται Kelvin (συμβολίζεται με 1 K), είναι ίση με ένα βαθμό Κελσίου.
Βυθίζοντας τη φιάλη ενός θερμομέτρου αερίου σε λιώσιμο πάγου και στη συνέχεια σε βραστό νερό σε κανονική ατμοσφαιρική πίεση, διαπίστωσαν ότι η πίεση του αερίου στη δεύτερη περίπτωση ήταν 1,3661 φορές μεγαλύτερη από την πρώτη. Λαμβάνοντας αυτό υπόψη και χρησιμοποιώντας τον τύπο (2), μπορούμε να προσδιορίσουμε ότι η θερμοκρασία τήξης του πάγου Τ 0 = 273,15 Κ.
Πράγματι, ας γράψουμε την εξίσωση (2) για τη θερμοκρασία Τ 0 τήξη πάγου και θερμοκρασία βρασμού νερού ( Τ 0 + 100):
\(~\frac(p_1V)(N) = kT_0 ;\) \(~\frac(p_2V)(N) = k(T_0 + 100) .\)
Διαιρώντας τη δεύτερη εξίσωση με την πρώτη, παίρνουμε:
\(~\frac(p_2)(p_1) = \frac(T_0 + 100)(T_0) .\)
\(~T_0 = \frac(100)(\frac(p_2)(p_1) - 1) = \frac(100)(1,3661 - 1) = 273,15 K.\)
Το σχήμα 2 δείχνει ένα σχηματικό διάγραμμα της κλίμακας Κελσίου και της θερμοδυναμικής κλίμακας.