Četl jsem, že Helium nezamrzá při absolutní nule za normálních tlaků.
Jak je to možné, protože absolutní nula je nejnižší dosažitelná teplota a při této teplotě se zastaví všechny náhodné pohyby atomu?
Neměly by atomy přestat vibrovat a okamžitě tuhnou? Proč mají kinetickou energii na absolutní nule?
Komentáře
- Ve skutečnosti se nic nikdy nedostane na 0K, takže v jistém smyslu je 0K nejnižší nedosažitelná teplota, nedosažitelná. Zkuste si přečíst něco o superfluiditě.
- Ale jak může něco existovat v kapalném stavu při 0 K? Atomy prostě <
neobsahují žádnou kinetickou energii!
Odpověď
Byli jste zaváděni myšlenkou, že teplota je měřítkem energie . I když to přibližně platí při vysokých teplotách, není to správné při nízkých teplotách. Teplota je ve skutečnosti měřítkem entropie; derivací entropie s ohledem na vnitřní energii při konstantním počtu a objemu částic je inverzní teplota. Při velmi nízkých teplotách se stávají důležité kvantově mechanické účinky a dokonce i při absolutní nule (0 K) mají částice energii, známou jako pohyb nulového bodu. V héliu je tento pohyb nulového bodu dostatečně velký, aby zabránil tomu, aby se atomy slepily jako pevná látka – zůstává kapalinou. Nad přibližně 3,2 MPa hélium-3 ztuhne při vysokém tlaku. U helia-4 ztuhne nad ~ 2,5 MPa. http://ltl.tkk.fi/research/theory/helium.html
Odpověď
Klíčovým bodem je následující: příspěvek z energie nulového bodu je sedmkrát větší než hloubka atraktivního potenciálu mezi dvěma atomy He (4). Energie nulového bodu je tedy dost na to, aby zničila jakoukoli krystalickou strukturu He (4), kterou by materiál jinak vytvořil.
Přísnější odpověď lze nalézt zde v tomto Odpověď .
Odpověď
Na $ 0K $ stále existuje energie nulového bodu. Protože He je velmi lehký a inertní asociovaný pohyb nulového bodu , to stačí k zabránění tuhnutí.
Odpověď
Kinetická energie při nižší teplotě nezjistí pohyb částic, které mohou být náhodně náhodným způsobem ne viditelné nebo obtížně účtovatelné, ale není na nule