ABSOLŪTA NULLE
ABSOLŪTA NULLE, temperatūra, kurā visām sistēmas sastāvdaļām ir vismazākais enerģijas daudzums, ko pieļauj KVANTUMMEHĀNIKAS likumi; nulle Kelvina temperatūras skalā vai -273,15°C (-459,67° Fārenheita). Šajā temperatūrā sistēmas entropija ir enerģijas daudzums, kas piemērots pabeigšanai noderīgs darbs, - arī ir vienāds ar nulli, lai gan sistēmas kopējais enerģijas daudzums var atšķirties no nulles.
Zinātniskā un tehniskā enciklopēdiskā vārdnīca.
Skatiet, kas ir "ABSOLUTE ZERO" citās vārdnīcās:
Temperatūra ir minimālā temperatūras robeža, kāda var būt fiziskam ķermenim. Absolūtā nulle kalpo kā sākumpunkts absolūtai temperatūras skalai, piemēram, Kelvina skalai. Pēc Celsija skalas absolūtā nulle atbilst temperatūrai –273 ... Wikipedia
ABSOLŪTAS NULLES TEMPERATŪRA- termodinamiskās temperatūras skalas sākums; atrodas 273,16 K (Kelvina) zem (sk.) ūdens, t.i. vienāds ar 273,16°C (Celsija). Absolūtā nulle ir zemākā temperatūra dabā un praktiski nesasniedzama... Lielā Politehniskā enciklopēdija
Šī ir minimālā temperatūras robeža, kāda var būt fiziskam ķermenim. Absolūtā nulle kalpo kā sākumpunkts absolūtai temperatūras skalai, piemēram, Kelvina skalai. Pēc Celsija skalas absolūtā nulle atbilst –273,15 °C temperatūrai.… … Wikipedia
Absolūtā nulles temperatūra ir minimālā temperatūras robeža, kāda var būt fiziskam ķermenim. Absolūtā nulle kalpo kā sākumpunkts absolūtai temperatūras skalai, piemēram, Kelvina skalai. Pēc Celsija skalas absolūtā nulle atbilst... ... Wikipedia
Razg. Nolaidība Nenozīmīgs, nenozīmīgs cilvēks. FSRY, 288; BTS, 24; ZS 1996, 33 ...
nulle- absolūtā nulle... Krievu idiomu vārdnīca
Nulle un nulles lietvārds, m., lietots. salīdziniet bieži Morfoloģija: (nē) kas? nulle un nulle, kāpēc? nulle un nulle, (skat) ko? nulle un nulle, ko? nulle un nulle, kā ar to? apmēram nulle, nulle; pl. ko? nulles un nulles, (nē) ko? nulles un nulles, kāpēc? nulles un nulles, (es redzu)…… Vārdnīca Dmitrijeva
Absolūtā nulle (nulle). Razg. Nolaidība Nenozīmīgs, nenozīmīgs cilvēks. FSRY, 288; BTS, 24; ZS 1996, 33 V nulle. 1. Jarg. viņi saka Jokojoties. dzelzs. Par smagu intoksikāciju. Juganovs, 471; Vahitovs 2003, 22. 2. Žargs. mūzika Tieši tā, pilnīgā saskaņā ar...... Liela krievu teicienu vārdnīca
absolūts- absolūts absurds, absolūta autoritāte, absolūta nevainojamība, absolūta nekārtība, absolūta fikcija, absolūta imunitāte, absolūts līderis, absolūtais minimums, absolūtais monarhs, absolūta morāle, absolūta nulle… Krievu idiomu vārdnīca
Grāmatas
- Absolūtā nulle, absolūtais Pāvels. Visu Nesas rases trakā zinātnieka darbu mūžs ir ļoti īss. Bet nākamajam eksperimentam ir iespēja pastāvēt. Kas viņu sagaida priekšā?...
Absolūtā nulles temperatūra
Absolūtā nulles temperatūra(retāk - absolūtā nulles temperatūra) - minimālā temperatūras robeža, kāda var būt fiziskam ķermenim Visumā. Absolūtā nulle kalpo kā absolūtās temperatūras skalas, piemēram, Kelvina skalas, izcelsme. 1954. gadā X Ģenerālsvaru un mēru konferencē tika izveidota termodinamiskā temperatūras skala ar vienu atskaites punktu - ūdens trīskāršo punktu, kura temperatūra tika ņemta par 273,16 K (precīzi), kas atbilst 0,01 °C. pēc Celsija skalas temperatūra atbilst absolūtajai nullei –273,15 °C.
Parādības, kas novērotas tuvu absolūtai nullei
Temperatūrā, kas ir tuvu absolūtai nullei, makroskopiskā līmenī var novērot tīri kvantu efektus, piemēram:
Piezīmes
Literatūra
- G. Burmins. Uzbrukums absolūtai nullei. - M.: "Bērnu literatūra", 1983
Skatīt arī
Wikimedia fonds.
- 2010. gads.
- Gērings
Kšapanaka
Skatiet, kas ir “absolūtā nulles temperatūra” citās vārdnīcās: ABSOLŪTAS NULLES TEMPERATŪRA - termodinamiskais atskaites punkts. temp; kas atrodas 273,16 K zem ūdens trīskāršā punkta temperatūras (0,01 ° C) (273,15 ° C zem nulles temperatūras pēc Celsija skalas, (sk. TEMPERATŪRAS SKALAS). Termodinamiskās temperatūras skalas esamība un A. n. T.… …
Fiziskā enciklopēdija absolūtā nulles temperatūra - absolūtās temperatūras rādījuma sākums termodinamiskās temperatūras skalā. Absolūtā nulle atrodas 273,16ºC zem ūdens trīspunkta temperatūras, kas tiek pieņemta par 0,01ºC. Absolūtā nulles temperatūra būtībā ir nesasniedzama......
Fiziskā enciklopēdija Enciklopēdiskā vārdnīca - absoliutusis nulis statusas T sritis Energetika apibrėžtis Termodinaminės temperatūros atskaitos pradžia, esanti 273.16 K toliau trigubojo vandens taško. Pagal trečiąjį termodinamikos dėsnį, absoliutusis nulis nepasiekiamas. atbilstmenys: engl.… …
Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas Absolūtā nulles temperatūra - sākotnējais rādījums pēc Kelvina skalas ir negatīva temperatūra 273,16 grādi pēc Celsija skalas...
Mūsdienu dabaszinātņu aizsākumi- temperatūra, temperatūras rādījuma sākums termodinamiskās temperatūras skalā. Absolūtā nulle atrodas 273,16°C zem ūdens trīspunkta temperatūras (0,01°C). Absolūtā nulle ir principiāli nesasniedzama, temperatūra gandrīz sasniegta... ... Mūsdienu enciklopēdija
Mūsdienu dabaszinātņu aizsākumi- temperatūra ir temperatūras rādījuma sākums termodinamiskās temperatūras skalā. Absolūtā nulle atrodas 273.16.C zem ūdens trīskāršā punkta temperatūras, kurai vērtība ir 0.01.C. Absolūtā nulle būtībā ir nesasniedzama (sk... ... Lielā enciklopēdiskā vārdnīca
Mūsdienu dabaszinātņu aizsākumi- temperatūra, kas izsaka siltuma neesamību, ir vienāda ar 218 ° C. Vārdnīca svešvārdi, iekļauts krievu valodā. Pavlenkov F., 1907. absolūtā nulles temperatūra (fiziskā) - zemākā iespējamā temperatūra (273,15°C). Lielā vārdnīca...... Krievu valodas svešvārdu vārdnīca
Mūsdienu dabaszinātņu aizsākumi- temperatūra, temperatūras sākums uz termodinamiskās temperatūras skalas (skat. TERMODINAMISKĀS TEMPERATŪRAS SKALU). Absolūtā nulle atrodas par 273,16 °C zem ūdens trīskāršā punkta temperatūras (skat. TRIPLE POINT), kurai tā ir pieņemta ... ... - absolūtās temperatūras rādījuma sākums termodinamiskās temperatūras skalā. Absolūtā nulle atrodas 273,16ºC zem ūdens trīspunkta temperatūras, kas tiek pieņemta par 0,01ºC. Absolūtā nulles temperatūra būtībā ir nesasniedzama......
Mūsdienu dabaszinātņu aizsākumi- ārkārtīgi zema temperatūra, pie kuras apstājas molekulu termiskā kustība. Ideālās gāzes spiediens un tilpums saskaņā ar Boila-Mariota likumu kļūst vienāds ar nulli, un absolūtās temperatūras sākums pēc Kelvina skalas tiek pieņemts ... ... Ekoloģiskā vārdnīca
Mūsdienu dabaszinātņu aizsākumi- absolūtās temperatūras skaitīšanas sākums. Atbilst 273,16° C. Šobrīd fizikālajās laboratorijās ir izdevies iegūt temperatūru, kas pārsniedz absolūto nulli tikai par dažām grāda miljondaļām, un to sasniegt, atbilstoši likumiem... ... Koljēra enciklopēdija
Fizikālais jēdziens “absolūtā nulles temperatūra” ir paredzēts mūsdienu zinātneļoti svarīgi: ar to cieši saistīts supravadītspējas jēdziens, kura atklāšana radīja īstu sensāciju divdesmitā gadsimta otrajā pusē.
Lai saprastu, kas ir absolūtā nulle, jums vajadzētu pievērsties tādu slavenu fiziķu darbiem kā G. Fārenheita, A. Celsija, Dž. Geja-Lusaka un V. Tomsons. Viņiem bija galvenā loma galveno temperatūras skalu izveidē, kas joprojām tiek izmantota mūsdienās.
Pirmais, kas ierosināja savu temperatūras skalu, bija vācu fiziķis G. Fārenheits 1714. gadā. Tajā pašā laikā maisījuma, kurā bija sniegs un amonjaks, temperatūra tika uzskatīta par absolūtu nulli, tas ir, par šīs skalas zemāko punktu. Nākamais svarīgais rādītājs bija, kas kļuva vienāds ar 1000. Attiecīgi katrs šīs skalas dalījums tika saukts par “Fārenheita grādu”, bet pati skala tika saukta par “Fārenheita skalu”.
30 gadus vēlāk zviedru astronoms A. Celsijs ierosināja savu temperatūras skalu, kur galvenie punkti bija ledus un ūdens kušanas temperatūra. Šo skalu sauca par “Celsija skalu”, tā joprojām ir populāra lielākajā daļā pasaules valstu, tostarp Krievijā.
1802. gadā, veicot savus slavenos eksperimentus, franču zinātnieks J. Gay-Lussac atklāja, ka gāzes tilpums nemainīgā spiedienā ir tieši atkarīgs no temperatūras. Bet pats interesantākais bija tas, ka, temperatūrai mainoties par 10 grādiem pēc Celsija, gāzes apjoms palielinājās vai samazinājās par tādu pašu daudzumu. Veicis nepieciešamos aprēķinus, Gay-Lussac atklāja, ka šī vērtība ir vienāda ar 1/273 no gāzes tilpuma 0C temperatūrā.
Šis likums noveda pie acīmredzama secinājuma: temperatūra, kas vienāda ar -2730C, ir zemākā temperatūra, pat ja tu pietuvojies tai, to nav iespējams sasniegt. Tieši šo temperatūru sauc par "absolūtās nulles temperatūru".
Turklāt absolūtā nulle kļuva par sākumpunktu absolūtās temperatūras skalas izveidei, kurā aktīvi piedalījās angļu fiziķis V. Tomsons, pazīstams arī kā Lords Kelvins.
Viņa galvenais pētījums bija pierādīt, ka dabā nevienu ķermeni nevar atdzesēt zem absolūtās nulles. Tajā pašā laikā viņš aktīvi izmantoja otro, tāpēc absolūto temperatūras skalu, ko viņš ieviesa 1848. gadā, sāka saukt par termodinamisko vai "Kelvina skalu".
Turpmākajos gados un gadu desmitos notika tikai skaitlisks jēdziena “absolūtā nulle” skaidrojums, ko pēc daudzām vienošanām sāka uzskatīt par vienādu ar -273,150C.
Ir arī vērts atzīmēt, ka absolūtajai nullei ir ļoti svarīga loma. Viss ir tas, ka 1960. gadā nākamajā Ģenerālajā svaru un mēru konferencē termodinamiskās temperatūras mērvienība - kelvins - kļuva par vienu no sešām pamatmērvienībām. . Tajā pašā laikā tika īpaši noteikts, ka viens Kelvina grāds ir skaitliski vienāds ar vienu, bet atskaites punktu “pēc Kelvina” parasti uzskata par absolūtu nulli, tas ir, -273,150C.
Absolūtās nulles galvenā fiziskā nozīme ir tāda, ka saskaņā ar fizikālajiem pamatlikumiem šādā temperatūrā elementārdaļiņu, piemēram, atomu un molekulu, kustības enerģija ir nulle, un šajā gadījumā jebkurai šo pašu daļiņu haotiskai kustībai vajadzētu beidz. Temperatūrā, kas vienāda ar absolūto nulli, atomiem un molekulām ir jāieņem skaidra pozīcija kristāla režģa galvenajos punktos, veidojot sakārtotu sistēmu.
Mūsdienās, izmantojot īpašu aprīkojumu, zinātnieki ir spējuši iegūt temperatūru, kas ir tikai dažas promiles virs absolūtās nulles. Šo vērtību fiziski nav iespējams sasniegt iepriekš aprakstītā otrā termodinamikas likuma dēļ.
Termins “temperatūra” parādījās laikā, kad fiziķi uzskatīja, ka siltie ķermeņi vairāk sastāv no konkrētas vielas - kaloriju - nekā tie paši ķermeņi, bet auksti. Un temperatūra tika interpretēta kā vērtība, kas atbilst kaloriju daudzumam organismā. Kopš tā laika jebkura ķermeņa temperatūra tiek mērīta grādos. Bet patiesībā tas ir kustīgu molekulu kinētiskās enerģijas mērs, un, pamatojoties uz to, tas jāmēra džoulos saskaņā ar vienību sistēmu C.
Jēdziens “absolūtā nulles temperatūra” nāk no otrā termodinamikas likuma. Saskaņā ar to siltuma pārneses process no auksta ķermeņa uz karstu nav iespējams. Šo koncepciju ieviesa angļu fiziķis V. Tomsons. Par sasniegumiem fizikā viņam tika piešķirts muižniecības tituls “Kungs” un tituls “Barons Kelvins”. 1848. gadā V. Tomsons (Kelvins) ierosināja izmantot temperatūras skalu, kurā kā sākumpunktu viņš ņēma absolūto nulles temperatūru, kas atbilst ārkārtējam aukstumam, un kā dalījuma vērtību izmantoja grādus pēc Celsija. Kelvina mērvienība ir 1/27316 no ūdens trīskāršā punkta temperatūras (apmēram 0 grādi C), t.i. temperatūra, pie kuras tīru ūdeni Tas nekavējoties atrodams trīs veidos: ledus, šķidrs ūdens un tvaiks. temperatūra ir zemākā iespējamā zemā temperatūra, pie kuras molekulu kustība apstājas un no vielas vairs nav iespējams iegūt siltumenerģiju. Kopš tā laika skala absolūtās temperatūras sāka saukt savā vārdā.
Temperatūra tiek mērīta dažādās skalās
Visbiežāk izmantotā temperatūras skala tiek saukta par Celsija skalu. Tas ir balstīts uz diviem punktiem: ūdens fāzes pārejas temperatūra no šķidruma uz tvaiku un ūdens uz ledu. A. Celsijs 1742. gadā ierosināja sadalīt attālumu starp atskaites punktiem 100 intervālos un ņemt ūdeni par nulli ar sasalšanas punktu kā 100 grādiem. Bet zviedrs K. Linnejs ieteica rīkoties pretēji. Kopš tā laika ūdens ir sasalis pie nulles grādiem A. Celsija. Lai gan tam vajadzētu vārīties tieši pie Celsija. Absolūtā nulle pēc Celsija atbilst mīnus 273,16 grādiem pēc Celsija.
Ir vēl vairākas temperatūras skalas: Fārenheita, Reaumur, Rankin, Newton, Roemer. Viņiem ir dažādas sadales cenas. Piemēram, Reaumura skala ir veidota arī uz ūdens viršanas un sasalšanas atskaites punktiem, taču tai ir 80 iedaļas. Fārenheita skala, kas parādījās 1724. gadā, ikdienā tiek izmantota tikai dažās pasaules valstīs, tostarp ASV; viena ir ūdens ledus un amonjaka maisījuma temperatūra, bet otra ir cilvēka ķermeņa temperatūra. Mērogs ir sadalīts simts nodaļās. Nulle pēc Celsija atbilst 32. Grādu konvertēšanu uz Fārenheitu var veikt, izmantojot formulu: F = 1,8 C + 32. Apgrieztā konvertēšana: C = (F - 32)/1,8, kur: F - Fārenheita grādi, C - grādi pēc Celsija. Ja esat pārāk slinks, lai skaitītu, dodieties uz tiešsaistes pakalpojumu, lai konvertētu Celsija uz Fārenheitu. Lodziņā ievadiet grādu pēc Celsija skalas, noklikšķiniet uz "Aprēķināt", atlasiet "Fārenheita" un noklikšķiniet uz "Sākt". Rezultāts parādīsies nekavējoties.
Nosaukts par godu angļu (precīzāk skotu) fiziķim Viljamam J. Rankinam, kurš bija Kelvina laikabiedrs un viens no tehniskās termodinamikas radītājiem. Viņa skalā ir trīs svarīgi punkti: sākums ir absolūtā nulle, ūdens sasalšanas temperatūra ir 491,67 grādos pēc Rankīna un ūdens viršanas temperatūra ir 671,67 grādi. Dalījumu skaits starp ūdens sasalšanu un tā vārīšanu gan Rankine, gan Fārenheitā ir 180.
Lielāko daļu šo svaru izmanto tikai fiziķi. Un 40% šodien aptaujāto amerikāņu vidusskolēnu teica, ka viņi nezina, kas ir absolūtā nulles temperatūra.
Kad laika ziņas prognozē temperatūru tuvu nullei, uz slidotavu nevajadzētu doties: ledus izkusīs. Ledus kušanas temperatūra tiek uzskatīta par nulle grādiem pēc Celsija, kas ir visizplatītākā temperatūras skala.
Mēs esam ļoti pazīstami ar negatīvo grādu Celsija skalu - grādiem<ниже
нуля>, aukstuma grādi. Zemākā temperatūra uz Zemes reģistrēta Antarktīdā: -88,3°C. Ārpus Zemes iespējama pat zemāka temperatūra: uz Mēness virsmas Mēness pusnaktī tā var sasniegt -160°C.
Bet patvaļīgi zemas temperatūras nekur nevar pastāvēt.
Ārkārtīgi zemā temperatūra – absolūtā nulle – pēc Celsija skalas atbilst – 273,16°.
Absolūtās temperatūras skala, Kelvina skala, nāk no absolūtās nulles. Ledus kūst pie 273,16° Kelvina, un ūdens vārās pie 373,16° K. Tādējādi grāds K ir vienāds ar grādu C. Bet pēc Kelvina skalas visas temperatūras ir pozitīvas.
Kāpēc 0°K ir aukstuma robeža?<пляска>Siltums ir vielas atomu un molekulu haotiska kustība. Kad viela tiek atdzesēta, no tās tiek noņemta siltumenerģija, un daļiņu nejaušā kustība tiek vājināta. Galu galā ar spēcīgu dzesēšanu, termiski
daļiņas gandrīz pilnībā apstājas. Atomi un molekulas pilnībā sasaltu temperatūrā, kas tiek uzskatīta par absolūtu nulli.<идти медленнее, чем стоять на месте>.
Saskaņā ar kvantu mehānikas principiem pie absolūtās nulles tiktu pārtraukta daļiņu termiskā kustība, bet pašas daļiņas nesasaltu, jo nevar būt pilnīgā miera stāvoklī. Tādējādi pie absolūtās nulles daļiņām joprojām ir jāsaglabā sava veida kustība, ko sauc par nulles kustību.
Tomēr atdzist vielu līdz temperatūrai zem absolūtās nulles ir tikpat bezjēdzīga ideja kā, teiksim, nodoms
Turklāt pat precīzu absolūto nulli sasniegt ir gandrīz neiespējami. Jūs varat viņam pietuvoties tikai tuvāk. Jo nekādā gadījumā nevar atņemt vielai pilnīgi visu siltumenerģiju. Daļa siltumenerģijas paliek visdziļākajā dzesēšanā.
Kā panākt īpaši zemu temperatūru?
Vielu sasaldēt ir grūtāk nekā karsēt. To var redzēt pat, salīdzinot plīts un ledusskapja dizainu.
Pastāvīga hēlija ledusskapja uzstādīšana ir diezgan sarežģīta.
Pētījumi tiek veikti vienkārši vannās ar šķidru hēliju. Un, lai sašķidrinātu šo gāzi, fiziķi izmanto dažādas metodes. Piemēram, tie paplašina iepriekš atdzesētu un saspiestu hēliju, izlaižot to caur plānu caurumu vakuuma kamerā. Tajā pašā laikā temperatūra turpinās pazemināties un daļa gāzes pārvēršas šķidrumā. Efektīvāk ir ne tikai paplašināt atdzesēto gāzi, bet arī piespiest to veikt darbu - kustināt virzuli.
Iegūtais šķidrais hēlijs tiek uzglabāts īpašos termosos - Dewar kolbās.
Šī ļoti aukstā šķidruma (vienīgā, kas nesasalst pie absolūtās nulles) izmaksas izrādās diezgan augstas. Neskatoties uz to, šķidrais hēlijs mūsdienās tiek izmantots arvien plašāk ne tikai zinātnē, bet arī dažādās tehniskās ierīcēs.
Zemākās temperatūras tika sasniegtas citādā veidā. Izrādās, ka dažu sāļu, piemēram, kālija hroma alauna, molekulas var griezties pa magnētiskajām spēka līnijām. Šo sāli iepriekš atdzesē ar šķidru hēliju līdz 1°K un ievieto spēcīgā magnētiskajā laukā. Šajā gadījumā molekulas griežas pa spēka līnijām, un atbrīvoto siltumu atņem šķidrais hēlijs. Tad magnētiskais lauks tiek pēkšņi noņemts, molekulas atkal pagriežas dažādos virzienos, un iztērēta
Līdz šim zemākā temperatūra uz Zemes ir 0,00001°K.
Superfluiditāte
Viela, kas sasalusi līdz īpaši zemai temperatūrai šķidrā hēlija vannās, ievērojami mainās. Gumija kļūst trausla, svins kļūst ciets kā tērauds un elastīgs, daudzi sakausējumi palielina izturību.
Izrādās, ka ļoti zemās temperatūrās matērijas uzvedības kvantu likumi sāk manāmi ietekmēt. Kā prasa viens no šiem likumiem, enerģiju no ķermeņa uz ķermeni var pārnest tikai precīzi noteiktās daļās - kvantos. Šķidrā hēlijā ir tik maz siltuma kvantu, ka visiem atomiem to nepietiek. Šķidruma daļa, kurai nav siltuma kvantu, paliek it kā absolūtā nulles temperatūrā, tās atomi vispār nepiedalās nejaušā termiskajā kustībā un nekādā veidā nesadarbojas ar trauka sienām. Šai daļai (to sauca par hēliju-H) ir superfluiditāte. Temperatūrai pazeminoties, hēlijs-P kļūst arvien bagātīgāks, un pie absolūtās nulles viss hēlijs pārvērstos par hēliju-H.
Superfluiditāte tagad ir ļoti detalizēti pētīta un ir pat atzīta par noderīgu praktisks pielietojums: ar tās palīdzību iespējams atdalīt hēlija izotopus.
Tuvojoties absolūtajai nullei, dažu materiālu elektriskajās īpašībās notiek ārkārtīgi interesantas izmaiņas.
1911. gadā holandiešu fiziķis Kamerlings Onness veica negaidītu atklājumu: izrādījās, ka 4,12 ° K temperatūrā dzīvsudraba elektriskā pretestība pilnībā izzūd. Dzīvsudrabs kļūst par supravadītāju.
Supravadošā gredzenā inducētā elektriskā strāva neizbalē un var plūst gandrīz mūžīgi.<гроб Магомета>Virs šāda gredzena supravadītāja bumbiņa peldēs gaisā un nenokritīs kā pasakā
, jo tā gravitāciju kompensē magnētiskā atgrūšanās starp gredzenu un bumbu. Galu galā nepārtraukta strāva gredzenā radīs magnētisko lauku, un tas savukārt inducēs lodītē elektrisko strāvu un līdz ar to arī pretēji virzītu magnētisko lauku.
Papildus dzīvsudrabam alvai, svinam, cinkam un alumīnijam ir supravadītspēja tuvu absolūtai nullei. Šī īpašība ir konstatēta 23 elementos un vairāk nekā simts dažādos sakausējumos un citos ķīmiskos savienojumos.
Temperatūras, kurās parādās supravadītspēja (kritiskās temperatūras), aptver diezgan plašu diapazonu - no 0,35 ° K (hafnijs) līdz 18 ° K (niobija-alvas sakausējums).
Supravadītspējas fenomens, piemēram, super-
plūstamība ir detalizēti pētīta. Tika konstatētas kritisko temperatūru atkarības no materiālu iekšējās struktūras un ārējā magnētiskā lauka.
supravadītāji veido pa pāriem saistītu daļiņu sistēmu, kas nevar dot enerģiju kristāliskajam režģim vai izšķērdēt enerģijas kvantus, to karsējot. Elektronu pāri kustas it kā<танцуя>, starp<прутьями решетки>- jonus un apiet tos bez sadursmēm un enerģijas pārneses.
Tehnoloģijās arvien vairāk tiek izmantota supravadītspēja.
Piemēram, praksē tiek izmantoti supravadošie solenoīdi - supravadītāja spoles, kas iegremdētas šķidrā hēlijā. Vienreiz inducētu strāvu un līdz ar to arī magnētisko lauku tajos var uzglabāt tik ilgi, cik nepieciešams.
Tas var sasniegt milzīgu izmēru - vairāk nekā 100 000 oersted. Nākotnē neapšaubāmi parādīsies jaudīgas industriālās supravadošās ierīces - elektromotori, elektromagnēti utt. Radioelektronikā nozīmīgu lomu sāk spēlēt īpaši jutīgi pastiprinātāji un ģeneratori. elektromagnētiskie viļņi<шумы>, kas īpaši labi darbojas vannās ar šķidru hēliju – tur iekšējais<Пути электроники>).
iekārtas. Elektroniskajā skaitļošanas tehnoloģijā spoža nākotne tiek solīta mazjaudas supravadošiem slēdžiem - kriotroniem (sk. Nav grūti iedomāties, cik vilinoši būtu virzīt šādu ierīču darbību augstākas, pieejamākas temperatūras reģionā. IN pēdējā laikā
Zvaigžņu dziļumos
Un tagad ielūkosimies karstākās lietas pasaulē – zvaigžņu dziļumos. Kur temperatūra sasniedz miljoniem grādu.
Zvaigžņu nejaušā termiskā kustība ir tik intensīva, ka veseli atomi tur nevar pastāvēt: tie tiek iznīcināti neskaitāmās sadursmēs.<осколков>Tāpēc tik karsta viela nevar būt ne cieta, ne šķidra, ne gāzveida. Tas ir plazmas stāvoklī, t.i., elektriski lādētu maisījums
atomi - atomu kodoli un elektroni.
Mums tuvākā zvaigzne Saule galvenokārt sastāv no ūdeņraža plazmas, kas zvaigznes zarnās tiek uzkarsēta līdz 10 miljoniem grādu. Šādos apstākļos ātro ūdeņraža kodolu – protonu – ciešas tikšanās notiek, lai arī reti, tomēr. Dažreiz protoni, kas nonāk tuvu, mijiedarbojas: pārvarot elektrisko atgrūšanos, tie ātri nonāk milzīgo kodolpievilkšanas spēku varā.<падают>viens otram virsū un saplūst. Šeit notiek tūlītēja pārstrukturēšana: divu protonu vietā parādās deuterons (smagā ūdeņraža izotopa kodols), pozitrons un neitrīno. Atbrīvotā enerģija ir 0,46 miljoni elektronvoltu (MeV).
Katrs atsevišķs saules protons var nonākt šādā reakcijā vidēji reizi 14 miljardu gadu laikā. Bet gaismas zarnās ir tik daudz protonu, ka šur tur notiek šis maz ticamais notikums - un mūsu zvaigzne deg ar savu vienmērīgo, žilbinošo liesmu.
Deuteronu sintēze ir tikai pirmais solis saules kodoltermiskās transformācijas procesā. Jaundzimušais deuterons ļoti ātri (vidēji pēc 5,7 sekundēm) savienojas ar citu protonu. Parādās viegls hēlija kodols un gamma stars elektromagnētiskais starojums
. Tiek atbrīvota 5,48 MeV enerģija.
Visbeidzot, vidēji reizi miljonā gadu divi vieglie hēlija kodoli var saplūst un apvienoties. Tad veidojas parastā hēlija (alfa daļiņas) kodols un tiek atdalīti divi protoni. Tiek atbrīvota 12,85 MeV enerģija.<конвейер>Šis trīs posmu<сгорает>kodoltermiskās reakcijas nav vienīgās.<золу>Ir vēl viena kodolpārveidojumu ķēde, ātrākas. Tajā piedalās (netiek patērēti) oglekļa un slāpekļa atomu kodoli. Bet abos variantos alfa daļiņas tiek sintezētas no ūdeņraža kodoliem. Tēlaini izsakoties, Saules ūdeņraža plazma , pārvēršoties par!
- hēlija plazma. Un katra hēlija plazmas grama sintēzes laikā izdalās 175 tūkstoši kWh enerģijas.<худеет>Milzīgs skaits<горючего>Katru sekundi Saule izstaro 41033 ergus enerģijas, zaudējot 41012 g (4 miljonus tonnu) vielas. Bet kopējā Saules masa ir 21027 tonnas Tas nozīmē, ka pēc miljona gadiem, pateicoties starojumam, Saule
tikai viena desmitmiljonā daļa no tās masas. Šie skaitļi daiļrunīgi ilustrē kodoltermisko reakciju efektivitāti un saules enerģijas milzīgo siltumspēju.<зола>- ūdeņradis.<горючим>. Tad no alfa daļiņām var sintezēt vēl smagākus atomu kodolus – oglekli un pat skābekli.
Pēc daudzu zinātnieku domām, visa mūsu metagalaktika kopumā ir arī termokodolsintēzes auglis, kas notika miljarda grādu temperatūrā (sk.<Вселенная вчера, сегодня и завтра>).
Neparastā kodoltermiskā siltumspēja<горючего>mudināja zinātniekus panākt kodolsintēzes reakciju mākslīgu īstenošanu.
<Горючего>- Uz mūsu planētas ir daudz ūdeņraža izotopu. Piemēram, supersmago tritija ūdeņradi var ražot no litija metāla kodolreaktoros. Un smagais ūdeņradis – deitērijs ir daļa no smagā ūdens, ko var iegūt no parastā ūdens.
Smagais ūdeņradis, kas iegūts no divām glāzēm parasta ūdens, nodrošinātu tik daudz enerģijas termokodolreaktorā, cik pašlaik tiek iegūts, sadedzinot mucā augstākās kvalitātes benzīnu.
Grūtības ir iepriekš uzsildīt<горючее>līdz temperatūrai, kurā tā var aizdegties ar spēcīgu kodoltermisko uguni.
Šī problēma vispirms tika atrisināta ūdeņraža bumbā. Ūdeņraža izotopi tur aizdegas sprādzienā atombumba, ko pavada vielas uzkarsēšana līdz daudziem desmitiem miljonu grādu. Vienā no ūdeņraža bumbas versijām kodoltermiskā degviela ir smagā ūdeņraža ķīmiskais savienojums ar vieglo litiju - vieglais litija deiterīds. Šis baltais pulveris, līdzīgs galda sālim,<воспламеняясь>no<спички>, kas ir atombumba, acumirklī uzsprāgst un rada simtiem miljonu grādu temperatūru.
Lai uzsāktu mierīgu kodoltermisko reakciju, vispirms jāiemācās uzsildīt nelielas pietiekami blīvas ūdeņraža izotopu plazmas devas līdz simtiem miljonu grādu temperatūrai bez atombumbas pakalpojumiem. Šī problēma ir viena no sarežģītākajām mūsdienu lietišķajā fizikā. Zinātnieki visā pasaulē ir strādājuši pie tā daudzus gadus.
Mēs jau teicām, ka daļiņu haotiskā kustība rada ķermeņu sildīšanu, un to nejaušās kustības vidējā enerģija atbilst temperatūrai. Karsēt aukstu ķermeni nozīmē jebkādā veidā radīt šo traucējumu.
Iedomājieties divas skrējēju grupas, kas steidzas viena otrai pretī. Tā viņi sadūrās, sajaucās, sākās simpātija un apjukums.
Lielisks haoss!
Bet ar šo metodi tālāka, diezgan lēna, nesprādzienbīstama gāzes sildīšana nav iespējama, jo termiskie traucējumi uzreiz izplatās visos virzienos, sasildot eksperimentālās kameras sienas un vidi. Iegūtais siltums ātri atstāj sistēmu, un to nav iespējams izolēt.
Ja gāzes strūklas aizstāj ar plazmas plūsmām, siltumizolācijas problēma joprojām ir ļoti sarežģīta, taču ir arī cerība uz tās risinājumu.
Tiesa, plazmu no siltuma zudumiem nevar pasargāt trauki, kas izgatavoti pat no ugunsizturīgākās vielas. Saskaroties ar cietām sienām, karstā plazma nekavējoties atdziest. Bet var mēģināt noturēt un sildīt plazmu, veidojot tās uzkrāšanos vakuumā tā, lai tā nepieskartos kameras sienām, bet gan karājas tukšumā, neko neaiztiekot. Šeit mums vajadzētu izmantot to, ka plazmas daļiņas nav neitrālas, piemēram, gāzes atomi, bet gan elektriski uzlādētas. Tāpēc, pārvietojoties, tie tiek pakļauti magnētiskiem spēkiem. Rodas uzdevums: izveidot īpašas konfigurācijas magnētisko lauku, kurā karstā plazma karātos it kā maisā ar neredzamām sienām.
Vienkāršākā formaŠāda veida enerģija tiek radīta automātiski, kad caur plazmu tiek izvadīti spēcīgi impulsi elektriskā strāva. Šajā gadījumā ap plazmas vadu tiek inducēti magnētiskie spēki, kas mēdz saspiest vadu.
Plazma tiek atdalīta no izplūdes caurules sieniņām, un pie auklas ass daļiņu drupīnā temperatūra paaugstinās līdz 2 miljoniem grādu.
Vēl viens eksperimentu virziens ir magnētiskās pudeles izmantošana, ko 1952. gadā ierosināja padomju fiziķis G.I.Budkers, kurš tagad ir akadēmiķis. Magnētiskā pudele tiek ievietota korķa kamerā - cilindriskā vakuuma kamerā, kas aprīkota ar ārējo tinumu, kas kameras galos ir kondensēts. Caur tinumu plūstošā strāva kamerā rada magnētisko lauku. Tās lauka līnijas vidusdaļā atrodas paralēli cilindra ģenerātoriem, un galos tās ir saspiestas un veido magnētiskos aizbāžņus. Plazmas daļiņas, kas ievadītas magnētiskajā pudelē, saritinās ap lauka līnijām un atstarojas no aizbāžņiem. Rezultātā plazma kādu laiku tiek saglabāta pudeles iekšpusē. Ja pudelē ievadīto plazmas daļiņu enerģija ir pietiekami liela un to ir daudz, tās nonāk sarežģītā spēku mijiedarbībā, to sākotnēji sakārtotā kustība apjūk, kļūst nesakārtota - ūdeņraža kodolu temperatūra paaugstinās līdz desmitiem miljonu. grādu.
Papildu apkure tiek panākta ar elektromagnētisko palīdzību<ударами>ar plazmu, magnētiskā lauka saspiešanu utt. Tagad smago ūdeņraža kodolu plazma tiek uzkarsēta līdz simtiem miljonu grādu. Tiesa, to var izdarīt vai nu ar īss laiks vai ar zemu plazmas blīvumu.
Lai uzsāktu pašpietiekamu reakciju, plazmas temperatūra un blīvums ir vēl vairāk jāpalielina. To ir grūti panākt. Tomēr problēma, kā ir pārliecināti zinātnieki, neapšaubāmi ir atrisināma.
G.B. Anfilovs
Fotoattēlu publicēšana un rakstu citēšana no mūsu vietnes citos resursos ir atļauta, ja tiek nodrošināta saite uz avotu un fotogrāfijām.