Oleg Yangalichin
июнь 2015.
6460

Как физики высчитали абсолютный ноль?

Ответить
Ответить
Комментировать
0
Подписаться
10
2 ответа
Поделиться

В 1802 году французский физик Гей-Люссак экспериментально открыл очень важный газовый закон. Согласно ему, относительное изменение объема газа данной массы при фиксированном давлении прямо пропорционально изменению температуры. На языке математики это утверждение выглядит так:

(V-V0)/V0=a(T-T0) ,

где T0 — начальная температура, T — конечная температура, V0 — объем газа при температуре T0, V — объем газа при температуре T, а "a" — коэффициент пропорциональности, который называют "температурный коэффициент объемного расширения".

Опыт показал, что для газов малых плотностей коэффициент "а" всегда одинаковый и не зависит от сорта газа. Его значение равно 1/273 [1/°С] (в квадратных скобках указана размерность: обратный градус Цельсия).

Удобно положить Т0 равным 0 °С, то есть начальный объем V0 находится при нуле градусов Цельсия. Тогда формула примет вид:

(V-V0)/V0=aT.

Теперь перейдем, собственно, к абсолютному нулю.

Мы видим, что при уменьшении температуры, объем газа V тоже должен уменьшаться. Но, очевидно, что он не может стать отрицательным, а это значит, что у температуры есть нижний предел — абсолютный ноль температур.

Найдем его значение.

Для этого просто приравняем объем V к нулю и немедленно получим:

T=-1/a.

Подставляя численное значение коэффициента "а", находим значение абсолютного нуля по шкале Цельсия:

T=-273 °С.

Сегодня абсолютный ноль полагается равным -273,15 °С.

Замечание.

Существование абсолютного нуля температур предсказывалось и до открытия Гей-Люссаком своего газового закона, но его точное значение получено не было.

Анна Синельниковаотвечает на ваши вопросы в своейПрямой линии
36
Прокомментировать

Маленькое дополнение к предыдущему ответу:

На данный момент абсолютный ноль строят от температуры тройной точки воды (273.16 К), так как данная температура может быть воспроизведена более точно, чем температура плавления и кипения воды при нормальных условиях. Тройная точка воды определяется параметрами температуры и давления, при которых в равновесии находится тра агрегатных состояния воды - жидкость, лед и пар.

7
Прокомментировать
Ответить