Mutlak sıfır

Mutlak sıfır, madde parçacıklarının (moleküller ve atomlar) en düşük enerji noktalarında bulundukları sıcaklıktır. Bazı insanlar mutlak sıfırda parçacıkların tüm enerjilerini kaybettiklerini ve hareket etmeyi bıraktıklarını düşünürler. Bu doğru değildir. Kuantum fiziğinde sıfır noktası enerjisi denen bir şey vardır, bu da parçacıklardan tüm enerji çıkarıldıktan sonra bile parçacıkların hala bir miktar enerjiye sahip olduğu anlamına gelir. Bunun nedeni, bir parçacığın konumu hakkında ne kadar çok şey bilinirse, momentumu hakkında o kadar az şey bilinebileceğini ve bunun tersinin de geçerli olduğunu belirten Heisenberg'in belirsizlik ilkesidir. Bu nedenle, bir parçacık tamamen durdurulamaz çünkü o zaman tam konumu ve momentumu bilinecektir.

Bazı insanlar mutlak sıfıra çok yakın sıcaklıklar yaratmıştır: rekor sıcaklık mutlak sıfırın 100 pK (yüz pikokelvin, 10⁻¹⁰ kelvin'e eşittir) üzerindeydi. Mutlak sıfıra yaklaşmak bile zordur çünkü mutlak sıfıra yakın soğutulan bir nesneye dokunan her şey nesnelere ısı verecektir. Bilim insanları nesneleri çok düşük sıcaklıklara soğuturken atomları yavaşlatmak için lazerler kullanmaktadır.

Kelvin ve Rankine sıcaklık ölçekleri, mutlak sıfır 0 kelvin (K) veya 0 derece Rankine (°R) olacak şekilde tanımlanmıştır. Celsius ve Fahrenheit ölçekleri, mutlak sıfır -273,15 °C veya -459,67 °F olacak şekilde tanımlanmıştır.

Bu aşamada parçacıkların basıncı sıfırdır. Buna bir grafik çizersek, parçacıkların sıcaklığının sıfır olduğunu görebiliriz. Sıcaklık daha fazla düşemez. Ayrıca, parçacıklar "tersine" de hareket edemezler çünkü parçacıkların hareketi titreşim olduğundan, tersine titreşmek sadece tekrar titreşmekten başka bir şey olmayacaktır. Bir nesnenin sıcaklığı mutlak sıfıra ne kadar yaklaşırsa, malzeme elektriğe karşı o kadar az direnç gösterir, dolayısıyla ölçülebilir bir direnç olmaksızın elektriği neredeyse mükemmel bir şekilde iletir.

Termodinamiğin Üçüncü Yasası, hiçbir şeyin mutlak sıfır sıcaklığa sahip olamayacağını söyler.

Termodinamiğin İkinci Yasası, ısı ile çalışan tüm motorların (araba motorları ve buharlı tren motorları gibi) atık ısı açığa çıkarması gerektiğini ve %100 verimli olamayacağını söyler. Bunun nedeni, verimliliğin (motorun işini yapmak için kullandığı enerjinin yüzdesi) %100×(1-Dış/İç) olmasıdır ki bu da ancak dış sıcaklık mutlak sıfır olduğunda %100 olur ki bu da mümkün değildir. Yani, bir motor %100 verimli olamaz, ancak iç sıcaklığı daha sıcak ve/veya dış sıcaklığı daha soğuk hale getirerek verimliliğini %100'e yaklaştırabilirsiniz.

Sıfır kelvin (-273,15 °C) mutlak sıfır olarak tanımlanır.

İlgili sayfalar

Mutlak sıcaklık
Kesinlikle sıcak

Sorular ve Yanıtlar

S: Mutlak sıfır nedir?

C: Mutlak sıfır, madde parçacıklarının (moleküller ve atomlar) en düşük enerji noktalarında bulundukları sıcaklıktır.

S: Mutlak sıfır, parçacıkların tüm enerjilerini kaybettikleri ve hareket etmeyi bıraktıkları anlamına mı gelir?

C: Hayır, kuantum fiziğinde sıfır noktası enerjisi denilen bir şey vardır, bu da parçacıklardan tüm enerji çıkarıldıktan sonra bile Heisenberg'in belirsizlik ilkesi nedeniyle parçacıkların hala bir miktar enerjiye sahip olduğu anlamına gelir.

S: Mutlak sıfıra yakın elde edilen rekor sıcaklık nedir?

C: Rekor sıcaklık mutlak sıfırın 100 pK (yüz pikokelvin, 10-10 kelvine eşit) üzerindeydi.

S: Bilim insanları nesneleri çok düşük sıcaklıklara nasıl soğutur?

C: Bilim insanları nesneleri çok düşük sıcaklıklara soğuturken atomları yavaşlatmak için lazer kullanırlar.

S: Celsius ve Fahrenheit ölçekleri mutlak sıfıra göre nasıl tanımlanır?

C: Celsius ve Fahrenheit ölçekleri mutlak sıfır -273.15°C veya -459.67°F olacak şekilde tanımlanmıştır.

S: Termodinamiğin Üçüncü Yasası mutlak sıfır hakkında ne diyor?

C: Termodinamiğin Üçüncü Yasası hiçbir şeyin mutlak sıfır sıcaklığa sahip olamayacağını söyler.

S: Bir motorun verimliliği nasıl %100'e yaklaştırılabilir?

C: Termodinamiğin İkinci Yasasına göre iç sıcaklığı daha sıcak ve/veya dış sıcaklığı daha soğuk hale getirerek bir motorun verimliliği %100'e yaklaştırılabilir.