|
Меню сайта
Статистика
|
НА ПОДСТУПАХ К АБСОЛЮТНОМУ НУЛЮ. Что такое холод?НА ПОДСТУПАХ К АБСОЛЮТНОМУ НУЛЮ. Что такое холод?Состояние и свойства вещества зависят от его температуры. Возьмем, например, воду. При температуре ниже 0°Ц — это твердое тело, при 100° Ц она переходит в газообразное состояние, а при десятках тысяч градусов превращается в плазму. Температура определяется интенсивностью так называемого теплового движения молекул и атомов. Чем быстрее они двигаются в веществе, тем выше его температура. Когда вещество охлаждается, тепловое движение его частиц затухает. Если же тепловое движение совсем прекратится, дальнейшее понижение температуры станет, очевидно, невозможным. Такую наинизшую температуру называют абсолютным нулем и принимают ее за начало отсчета в абсолютной температурной шкале, носящей имя английского физика Кельвина. Абсолютный нуль — 0° К (нуль градусов Кельвина). При отсчете по шкале Кельвина температура таяния льда равна 273,16° К, температура кипения воды (при атмосферном давлении) — 373,16°К (рис. 1). Величиной градусы в шкалах Кельвина и Цельсия равны. Температуру, выраженную в градусах Цельсия, легко перевести в градусы Кельвина: для этого нужно прибавить к ней 273,16°. Например, +27° Ц соответствует 300,16°К. Повседневный опыт убеждает нас в том, что при контакте двух тел с разной температурой тепло самопроизвольно переходит от более нагретого тела к менее нагретому и температуры обоих тел становятся равными. Передача тепла от менее нагретого тела к телу с более высокой температурой никогда не происходит самопроизвольно. Чтобы осуществить такую передачу, надо затратить энергию — механическую, электрическую, химическую или какую-нибудь другую. Передачу тепла от холодного тела в окружающую среду, имеющую более высокую температуру, можно рассматривать как получение холода. Тогда под холодом надо подразумевать количество тепла, которое отнимается от охлаждаемого тела. Количество холода не пропорционально затраченной работе: чем ниже температура охлаждаемого тела, тем больше нужно работы, чтобы получить то же количество холода. Особенно сильно возрастает затрата работы на охлаждение вблизи абсолютного нуля. Например, чтобы получить холод на температурном уровне 3°К (-270°Ц), нужно затратить в 1000 раз больше работы, чем для получения того же количества холода при температуре 270°К (—3°Ц). При абсолютном же нуле затрата работы для получения холода должна быть равна бесконечности. Это, кстати, показывает, что охладить тело точно до 0°К вообще невозможно. Понижение температуры меняет свойства многих тел. Например, мягкая и упругая резина становится при температуре около 200°К жесткой и от удара молотком раскалывается, как стекло. Так же ведут себя многие металлы, например железо, сталь, свинец. Если из свинца сделать колокольчик и охладить его в жидком азоте, он будет издавать мелодичный звон: свинец станет твердым. Но есть металлы и сплавы, в которых понижение температуры увеличивает прочность, оставляя им достаточную пластичность. Таковы, например, медь, ее сплавы и алюминий. Именно из этих металлов изготовляют аппараты, которые используются при низких температурах.
|
ПОИСК
Block title
|
