|
[[zh:绝对零度]]
[[zh-yue:絕對零度]]
Teplota ovplyvňuje do veľkej miery aj človeka. V chlade vychádzame von teplejšie oblečení, v ešte väčšom chlade radšej ani vôbec nevychádzame. Občas sa nám zdá, že väčšia zima už ani byť nemôže. Niekto nás však presvedčí, že vždy môže byť ešte chladnejšie, že žiadna spodná hranica neexistuje. Má však naozaj pravdu?
Vedci už dávnejšie zistili, že každé hmotné teleso a látka sa skladá z atómov – mikročastíc, ktoré sa zhlukujú do molekúl. Aj keď pomerne dlhé obdobie bol atóm považovaný za najmenšiu časticu hmoty, neskôr sa ukázalo, že to nie je pravda, a vo vnútri atómu sa objavili ešte menšie častice, a to protóny a neutróny v atómovom jadre a elektróny v obale atómu.
Aj keď teleso, na ktoré sa možno práve pozeráme, vyzerá byť v absolútnom pokoji, vo vnútri jeho molekúl a atómov pokoj určite nie je. Atómy sa pohybujú vo vnútri molekúl, v jadre atómov sa neustále pohybujú elementárne častice, elektróny v atómovom obale neúnavne obiehajú okolo jadra podobne ako planéty okolo Slnka.
Tieto pohyby sú príčinou, že každé teleso má vždy istú energiu, nazývame ju vnútornou energiou telesa. Táto energia spôsobuje, že každé teleso má svoju teplotu, ktorá nikdy neklesne pod určitú minimálnu hranicu. Ale aká je tá hranica?
Vo všeobecnosti platí, že čím rýchlejšie sú pohyby mikročastíc, tým má dané teleso alebo látka vyššiu teplotu. Keď zmiešame napríklad studenú vodu s teplou, tak rýchlosť pohybu ich mikročastíc je navzájom rôzna, ale ako do seba narážajú, tak pomalšie sa pohybujúce častice studenej vody sú zrýchľované časticami teplej vody a naopak, až kým sa rýchlosť všetkých častíc nevyrovná. Dostaneme vodu, ktorej teplota bude niekde medzi pôvodnými teplotami studenej a teplej vody (závisí samozrejme od pomeru zmiešavania a od teploty okolitého prostredia).
Prvotným zdrojom všetkej energie na Zemi je Slnko, presnejšie slnečné žiarenie. Dodáva všetkým predmetom a látkam na Zemi svetelné aj tepelné žiarenie, energiu. Dokáže teda zrýchliť rýchlosť pohybu mikročastíc telesa, na ktoré pôsobí. Podobnú vlastnosť má napríklad aj oheň, prostredníctvom ktorého sa energia (napríklad) fosílnych palív premieňa na tepelnú energiu. Energia nevzniká ani nezaniká, iba sa premieňa z jedného typu na iný typ.
Čo by sa teda stalo, keby sa tieto častice v nejakom telese úplne zastavili? Akú by malo potom toto teleso teplotu? Dá sa to určiť? A dá sa to vôbec dosiahnuť?
Určiť sa to dá, aj keď v praxi to nemusí byť dosiahnuteľné. Teplotnú stupnicu, ktorú v dnešnej dobe používame (s výnimkou Spojených štátov amerických a niektorých ďalších krajín, kde sa používa Fahrenheitova stupnica) navrhol v roku 1742 švédsky astronóm Anders Celsius a neskôr ju mierne upravil (otočil) Carl Linné. Je to stupnica vhodná na bežné používanie, udáva sa v nej teplota vzduchu, vody, telesná teplota, teplota varu, topenia, tuhnutia a množstvo ďalších merateľných veličín.
Vo fyzike a niektorých ďalších vedách sa však častejšie používa tzv. termodynamická teplota. Môžeme povedať, že táto veličina je „logickejšia“ (nenadobúda ani záporné hodnoty), ale pri bežnom používaní menej praktická (zbytočne veľké čísla). Navrhol ju škótsky matematik a fyzik William Thomson (známy tiež ako barón Kelvin, na jeho počesť sa aj táto teplota udáva v Kelvinoch – ozn. K). Za nulu v tejto stupnici je zvolená tzv. absolútna nula, čiže práve teplota, ktorú by teleso malo, keby sa pohyb jeho mikročastíc úplne zastavil. Teplota žiadneho telesa nemôže už klesnúť pod túto hodnotu.
Jednotka termodynamickej teploty sa pre jednoduchosť zhoduje s jednotkou Celsiovej teploty (teda keď povieme, že teplota stúpla o 1°C, tak to znamená to isté, ako že teplota stúpla o 1 K). Kým ale nulou termodynamickej teploty je absolútna nula, nulou Celsiovej teploty je teplota tuhnutia (zamŕzania) vody. Táto teplota sa rovná hodnote 273,15 K. To spätne znamená, že absolútna nula má v Celsiovej teplote hodnotu -273,15°C.
Hodnota absolútnej nuly je teplota, pod ktorú sa už žiadnym spôsobom nedá dostať. Je to teplota, pri ktorej sa zastaví akýkoľvek pohyb častíc, a teda teplota, pri ktorej zanikajú všetky formy života.
|
