ศูนย์สัมบูรณ์: ประวัติความเป็นมาของการค้นพบและการประยุกต์ใช้หลัก

แนวคิดทางกายภาพของ "อุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์"สำหรับวิทยาศาสตร์สมัยใหม่มีความสำคัญมาก: มีความเกี่ยวพันกันอย่างใกล้ชิดกับแนวความคิดดังกล่าวว่าเป็นตัวนำยิ่งยวดซึ่งเป็นการค้นพบซึ่งทำให้เกิดความโกรธจริงในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ยี่สิบ

เพื่อให้เข้าใจว่าอะไรเป็นศูนย์สัมบูรณ์ควรดูที่ผลงานของนักฟิสิกส์ที่มีชื่อเสียงเช่นที่เป็นกรัมฟาเรนไฮต์เซลเซียสเอเจเกย์ Lussac และวิลเลียมทอมสัน พวกเขามีบทบาทสำคัญในการสร้างที่ใช้จนถึงขณะนี้เครื่องชั่งอุณหภูมิหลัก

เขาเสนอระดับอุณหภูมิเป็นครั้งแรกในปี ค.ศ. 1714นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันจีฟาเรนไฮต์ ในขณะเดียวกันสำหรับสัมบูรณ์ศูนย์นั่นคือจุดต่ำสุดของมาตราส่วนนี้อุณหภูมิของส่วนผสมถูกนำมารวมทั้งหิมะและแอมโมเนีย ตัวบ่งชี้ที่สำคัญต่อไปคืออุณหภูมิร่างกายมนุษย์ปกติซึ่งเท่ากับ 1000 ดังนั้นแต่ละส่วนของขนาดนี้จึงเรียกว่า "ฟาเรนไฮต์" และมาตราส่วน "องศาฟาเรนไฮต์"

หลังจาก 30 ปีนักดาราศาสตร์ชาวสวีเดน A เซลเซียสเสนออุณหภูมิของเขาซึ่งจุดหลักคืออุณหภูมิของน้ำแข็งละลายและจุดเดือดของน้ำ ระดับนี้เรียกว่า "ระดับเซลเซียส" ซึ่งเป็นที่นิยมในหลายประเทศทั่วโลกเช่นในรัสเซีย

ในปีพ. ศ. 2345 (ค.ศ. 1802)นักวิจัยชาวฝรั่งเศส J. Gay-Lussac ค้นพบว่าปริมาตรของมวลก๊าซที่ความดันคงที่เป็นสัดส่วนโดยตรงกับอุณหภูมิ แต่สิ่งที่น่าสนใจที่สุดก็คือเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนไป 10 องศาเซลเซียสปริมาตรก๊าซเพิ่มขึ้นหรือลดลงตามปริมาณที่เท่ากัน หลังจากทำการคำนวณที่จำเป็น Gay-Lussac ตั้งค่าว่าเป็นค่า 1/273 ของปริมาณก๊าซที่อุณหภูมิเท่ากับ0С

จากกฎหมายฉบับนี้เป็นไปตามข้อสรุปที่รอดำเนินการ: อุณหภูมิเท่ากับ-2730іเป็นอุณหภูมิต่ำสุดแม้มาใกล้เคียงกับมันก็เป็นไปไม่ได้ที่จะเข้าถึงมัน อุณหภูมินี้เรียกว่า "อุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์"

นอกจากนี้ศูนย์สัมบูรณ์เป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการสร้างมาตราส่วนของอุณหภูมิสัมบูรณ์การมีส่วนร่วมอย่างแข็งขันซึ่งนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ W. Thomson หรือที่เรียกว่าลอร์ดเคลวิน

การวิจัยหลักของเขาเกี่ยวข้องกับหลักฐานความจริงที่ว่าไม่มีร่างกายในธรรมชาติไม่สามารถระบายความร้อนต่ำกว่าศูนย์สัมบูรณ์ได้ นอกจากนี้เขาได้ใช้กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ดังนั้นมาตรวัดอุณหภูมิสัมบูรณ์ที่เขานำมาใช้ในปี พ.ศ. 2391 กลายเป็นที่รู้จักกันในชื่อเทอร์โมไดนามิกส์หรือ "เคลวินสเกล"

ในปีต่อ ๆ มาและทศวรรษที่ผ่านมามีการปรับแต่งแนวคิด "ศูนย์สัมบูรณ์" เป็นจำนวนมากซึ่งหลังจากการอนุมัติจำนวนมากเริ่มได้รับการพิจารณาเท่ากับ -273.150

นอกจากนี้ยังเป็นมูลค่า noting ที่แน่นอนศูนย์มีบทบาทสำคัญมากในระบบ SI สิ่งที่เกิดขึ้นคือในปีพศ. 2503 ในการประชุมสมัชชาทั่วไปเกี่ยวกับเครื่องชั่งและวัดหน่วยอุณหภยอุณหพลศาสตร์ - เคลวิน - กลายเป็นหนึ่งในหกหน่วยพื้นฐานของการวัด โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ระบุว่าเคลวินหนึ่งองศาเป็นตัวเลขเท่ากับองศาเซลเซียสหนึ่งองศาเซลเซียสเฉพาะที่นี่จุดอ้างอิง "ตาม Kelvin" ถือว่าเป็นศูนย์สัมบูรณ์คือ-273,150С

ความหมายทางกายภาพพื้นฐานของศูนย์สัมบูรณ์ประกอบไปด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าตามกฎทางกายภาพขั้นพื้นฐานที่อุณหภูมิดังกล่าวพลังงานของการเคลื่อนที่ของอนุภาคมูลฐานเช่นอะตอมและโมเลกุลเป็นศูนย์และในกรณีนี้การเคลื่อนที่ของอนุภาคเดียวกันนี้จะต้องหยุดนิ่ง ที่อุณหภูมิเท่ากับศูนย์สัมบูรณ์โมเลกุลอะตอมและโมเลกุลจะต้องอยู่ในตำแหน่งที่ชัดเจนในจุดหลัก ๆ ของโครงตาข่ายคริสตัลสร้างระบบสั่ง

ในปัจจุบันใช้เป็นพิเศษอุปกรณ์นักวิทยาศาสตร์สามารถที่จะได้รับอุณหภูมิเพียงไม่กี่ล้านของเศษส่วนมากกว่าศูนย์สัมบูรณ์ เป็นไปไม่ได้ที่จะถึงค่าเดียวกันเนื่องจากกฎหมายข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ที่อธิบายข้างต้น