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Absolute Nulltemperatur - der Endpunkt der Bewegung von Molekülen

Absolute Nulltemperatur - der Endpunkt der Bewegung von Molekülen
Absolute Nulltemperatur - der Endpunkt der Bewegung von Molekülen

Video: Wie kalt kann es werden? Absoluter Nullpunkt - einfach und anschaulich erklärt 2024, Juli

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Anonim

Der Begriff „Temperatur“ tauchte zu einer Zeit auf, als die Physiker dachten, dass warme Körper aus einer spezifischeren Substanz bestehen - kalorisch - als dieselben Körper, aber kalt. Und die Temperatur wurde als ein Wert interpretiert, der der Menge an Kalorien im Körper entspricht. Seitdem wird die Temperatur eines Körpers in Grad gemessen. In Wirklichkeit ist es jedoch ein Maß für die kinetische Energie sich bewegender Moleküle, und basierend darauf sollte es in Joule gemäß dem Einheitensystem von C gemessen werden.

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Das Konzept der "absoluten Nulltemperatur" stammt aus dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik. Demnach ist der Prozess der Wärmeübertragung von einem kalten auf einen heißen Körper unmöglich. Dieses Konzept wurde vom englischen Physiker W. Thomson eingeführt. Er wurde von der Königin von England mit dem Adelstitel „Lord“ und dem Titel „Baron Kelvin“ für Leistungen in Physik ausgezeichnet. 1848 schlug W. Thomson (Kelvin) die Verwendung einer Temperaturskala vor, bei der der absolute Nullpunkt der der extremen Kälte entsprechenden Temperatur als Ausgangspunkt und der Grad der Celsius als Teilungspreis herangezogen wurden. Die Kelvin-Einheit ist 1/27316 der Bruchteil der Temperatur des Tripelpunkts von Wasser (ungefähr 0 ° C), d.h. Temperatur, bei der reines Wasser sofort in drei Formen vorliegt: Eis, flüssiges Wasser und Dampf. Die absolute Nulltemperatur ist die niedrigstmögliche niedrige Temperatur, bei der die Bewegung von Molekülen stoppt, und es ist nicht mehr möglich, einer Substanz Wärmeenergie zu entziehen. Seitdem wurde die absolute Temperaturskala sein Name genannt.

Die Temperatur wird auf verschiedenen Skalen gemessen.

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Die am häufigsten verwendete Temperaturskala wird als „Celsius-Skala“ bezeichnet. Es basiert auf zwei Punkten: bei der Temperatur des Phasenübergangs von Wasser von Flüssigkeit zu Dampf und Wasser zu Eis. A. Celsius schlug 1742 vor, den Abstand zwischen Referenzpunkten in 100 Lücken zu teilen und den Siedepunkt von Wasser als Null zu nehmen, während der Gefrierpunkt 100 Grad betrug. Aber der Schwede K. Linnaeus schlug vor, das Gegenteil zu tun. Seitdem gefriert Wasser bei null Grad Celsius. Obwohl genau in Celsius sollte es kochen. Absolute Null Celsius entspricht minus 273, 16 Grad Celsius.

Es gibt verschiedene Temperaturskalen: Fahrenheit, Reaumur, Rankin, Newton, Römer. Sie haben unterschiedliche Bezugspunkte und den Teilungspreis. Zum Beispiel basiert die Reaumur-Skala auch auf Benchmarks zum Kochen und Gefrieren von Wasser, hat jedoch 80 Abteilungen. Die 1724 erschienene Fahrenheit-Skala wird im Alltag nur in einigen Ländern der Welt, einschließlich den USA, verwendet. Bezugspunkte: Einer ist die Temperatur einer Mischung aus Wassereis - Ammoniak und der andere - der menschliche Körper. Die Skala ist in hundert Abteilungen unterteilt. Null Grad entspricht 32 Grad Fahrenheit. Die Umrechnung von Grad in Fahrenheit kann nach folgender Formel erfolgen: F = 1, 8 C + 32. Umgekehrte Übersetzung: C = (F - 32) / 1, 8, wobei: F - Grad Fahrenheit, C - Grad Celsius. Wenn Sie zu faul sind, um darüber nachzudenken, gehen Sie zum Onlinedienst, um Celsius in Fahrenheit zu übertragen. Geben Sie in das Feld die Anzahl der Grad Celsius ein, klicken Sie auf "Berechnen", wählen Sie "Fahrenheit" und klicken Sie auf "Start". Das Ergebnis wird sofort angezeigt.

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Die Rankin-Skala ist nach dem englischen (genauer gesagt schottischen) Physiker William J. Rankin benannt, einem ehemaligen Zeitgenossen von Kelvin und einem der Schöpfer der technischen Thermodynamik. Es gibt drei wichtige Punkte in seiner Skala: Der Anfang ist der absolute Nullpunkt, die Gefrierpunkte des Wassers sind 491, 67 Grad Rankin und das kochende Wasser ist 671, 67 Grad. Die Anzahl der Unterteilungen zwischen dem Einfrieren von Wasser und seinem Kochen in Rankin und Fahrenheit beträgt 180.

Die meisten dieser Skalen werden ausschließlich von Physikern verwendet. Und 40% der heute befragten amerikanischen Highschool-Schüler geben an, die absolute Nulltemperatur nicht zu kennen.