Почему абсолютный нуль температуры недостижим?

Ответить
Ответить
Комментировать
0
Подписаться
0
2 ответа
Поделиться

Чтобы достичь абсолютного нуля температуры в некотором теле нужно организовать процесс, который приведет к отниманию теплоты от этого тела вплоть до абсолютного нуля. То есть, нужно найти некую охлаждающую систему, которая будет отнимать энергию у тела вплоть до абсолютного нуля. Если сама эта охлаждающая система не будет при температуре абсолютного нуля, то это будет означать передачу энергии от менее нагретого тела к более нагретому, что термодинамически невозможно.

В реальных охлаждающих системах термоизолированное вещество с системой теплоотвода, скажем, гелий, заставляют совершать работу (циркуляция с расширением/сжатием или еще что-то похитрее), за счет которой оно отдает тепло и охлаждается, но такой процесс невозможно довести до абсолютного нуля по той причине, что: 1) теплоотвод не бывает идеальным и всегда начинает рано или поздно отдавать тепло назад в рабочее тело, нагревая его обратно, 2) при абсолютном нуле невозможно совершение работы.

7
Прокомментировать

Отвечу немного дилетантски. Абсолютный нуль недостижим по той же причине, по которой нельзя добиться абсолютного вакуума. Даже если из определенного объема убрать все молекулы и атомы, то вакуум будет обладать некоторой энергией. В нем все равно будут рождаться и аннигилировать частицы и античастицы. А раз есть частицы, то есть их движение, а значит и некоторая температура.

2

А каким образом в пустом пространстве рождаются и аннигилируют частицы и античастицы? То есть, если была пустота - и тут бац! В ней появился протон! Из ниоткуда! Так, чтоли?

0
Ответить

Ну в общим да. Именно так. Это свойство нашей вселенной. И одна из самых больших её загадок - почему количество материи превышает количество антиматерии. К сожалению я не астрофизик и в квантовой термо и хромодинамике не разбираюсь. Суть в том, что протон один не появится. Обязательно появится античастица. Для протона это антипротон. Та же самая частица, но с противоположным зарядом. И взаимодействуя они аннигилируют. То есть сумма равна нулю. Хотя например при встрече электрона и позитрона может выделиться фотон, который сам себе является античастицей, так как у него нет заряда.

+1
Ответить

Офигеть, получается, в пустом пространстве постоянно появляются и исчезают частицы? Это было зафиксировано? Каким образом? И сколько времени они существуют с момента появления до анигиляции?

0
Ответить
Ещё 12 комментариев

Да, в пустом пространстве постоянно появляются и исчезают частицы и античастицы. Существуют совершенно мизерное время. Доли секунды. За этот промежуток материя успевает встретиться с антиматерией. Происходит аннигиляция. И мало того, что это было зафиксировано, все известные сейчас античастицы были искусственно получены экспериментальным путем. Причем стоимость получения антиматерии за последние 20 лет снизилась чуть ли не на порядок. Наибольшей проблемой является как раз их сохранение. Нельзя поместить античастицы в банку и закрыть крышкой. Они сразу вступят в реакцию с веществом. Но и время удержания в магнитном поле уже увеличилось в несколько раз по сравнению первыми опытами.

+1
Ответить

Обалдеть. Получается, если найти способ чтобы эти частицы не анигилировали можно прямо из пустого пространства материализовать материю?)) И эта антиматерия получается именно таким путем? То есть, ей просто не дают аннигилировать с материей, да?) А зачем ее получают?)

0
Ответить

На данный момент получают с чисто научной точки зрения. Для изучения. При аннигиляции выделяется энергия. Чисто теоретически её можно использовать. Она колоссальна.  Но частицы в таких размерах это понятие упрощенное. Есть электрон и его античастица позитрон. При аннигиляции иногда выделяется фотон. Который без заряда и сам себе является античастицей. Но ведь каждая из этих частиц одновременно является волной. Вы можете его зафиксировать по взаимодействию с другой материей, но потрогать - нет.

Есть барионная материя и есть антиматерия. При большом взрыве считается, что их образовалось одинаковое количество и большая часть вещества взаимно проаннигилировала. Почему не вся и часть нашей материи осталась - до сих пор нет окончательного ответа. Есть мнение, что во вселенной могут существовать целые галактики из антиматерии, которые выглядят точно также, как наши. Еще по одному предположению они должны выделяться яркой световой границей, где встречается барионная материя и анти. Но в телескоп этого определить нельзя. Визуально антиматерия является тем же самым веществом со всеми аналогичными свойствами.

+1
Ответить

Антиматерию получают из пустого пространства... офигеть просто.) 

Я где-то читала, что антиматерия возникает в верхних слоях атмосферы вследствие влияния гама-излучения, но она почти сразу аннигилирует (надеюсь, ничего не путаю). Но чтобы из пустого пространства... о_0

0
Ответить

Наверно я все же не тот специалист, который сможет ответить на все Ваши вопросы. У меня здесь довольно поверхностные знания. Подразумевается, что вакуум обладает определенной энергией. Мизерной, но обладает. А в масштабах вселенной, учитывая межзвездные и межгалактические пространства, она огромна. То есть в нем нет вещества как такового, но энергия есть. И эта энергия при определенных условиях может переходить в вещество и обратно. Это я сам уже почти фантазирую)), да простят меня физики за некорректные высказывания. Антиматерия образуется постоянно и везде и сразу исчезает вступая в реакцию с материей.. Количества мизерные. Кроме как в лаборатории не фиксируемые. Под действием гамма-излучения вполне возможно её образуется больше. Но так как в нашем мире все состоит из барионного вещества, то и здесь она сразу аннигилирует.

Посмотрите книги Леонарда Сасскинда, если эта тема интересна. Написаны довольно простым языком для столь сложных понятий. Например вот такую. Там и про теорию струн и про браны. То есть такой ликбез об основных проблемах мироздания: https://www.libfox.ru/614584-leonard-sasskind-kosmicheskiy-landshaft.html

+1
Ответить

Спасибо большое, научно-популярная литература меня занимает) правда, как я поняла, литература по квантовой физике - это слишком сложно для меня.) Но рекомендумую Вами литературу в очередь поставлю.

Кстати, вся эта тема с возникновением материи из пространства (в котором всегда есть энергия) напомнило мне упраздненную теорию об эфире, которую еще Никола Тесла придерживался.) Там тоже говорилось, что пространство всегда заполнено эфиром, а значит материю можно материализовывать из пространства.) Думаете, эфир возвращается в науку?)

0
Ответить

Думаю нет.) Отвечу чуть позже, сейчас пока занят

0
Ответить

Эфир подразумевался как некая невидимая субстанция. А энергия все же подразумевает больше волновую теорию.

+1
Ответить

Разве это не одно и то же?) И эфир и энергию мы не видим. Что если в те времени ученые просто не знали, что эфир связан с волновой теорией?)

0
Ответить

Сложно мне, когда не знаешь, да еще и забудешь)) Если не изменяет память, то эфир - это что-то типа среды, по которой распространяются электромагнитные волны. Но в конце кажется 19-го века было доказано, что электромагнитное поле существует само по себе. Оно не нуждаются в некоторой субстанции для своего распространения. 

+1
Ответить

Ясненько) спасибо большое за разьяснения.)

0
Ответить

И Вам. Приятно было пообщаться!

0
Ответить
Прокомментировать
Ответить