0-Kelvinin takana lähes ääretön kuumuus

Alla on lainaus tekstistä, jossa kerrotaan päässeen 0 Kelvin-asteen alapuolelle, siis -K puolelle. Siellä on alla olevan jutun mukaan lähes ääretön kuumuus.
Siis lämpöjana tekee ympyrän ja äärettömyydessä kuuma ja kylmä kohtaavat.

Tässä lainaus:

"Viimeinen maailmanennätys tehtiin Otaniemessä puolitoista vuotta sitten, kun rodiummetallin atomien ytimet jäähdytettiin 280:n biljoonasosa-asteen päähän absoluuttisesta nollapisteestä eli 280 picokelvinin pakkaseen. Ennätyskylmän saavuttamiseksi käytimme koelaitetta, jossa kaksi ydinjäähdytysastetta toimi peräkkäin. Rakenteilla olevaan uuteen kryostaattiimme voidaan tarvittaessa sijoittaa kolmekin ydinastetta. Lämpöopin kolmannen pääsäännön mukaan absoluuttista nollapistettä ei koskaan voida saavuttaa. Olemme kuitenkin päässeet nollapisteen toiselle, negatiiviselle puolelle. Tavallisista positiivisista kelvinlämpötiloista ei mennä negatiivisiin lämpötiloihin absoluuttisen nollapisteen kautta, minkä kolmas pääsääntö kieltää, vaan tavallaan hyppäämällä nollapisteen yli äärettömän korkealta. Nämä hopea- ja rodiumnäytteillä suoritetut kokeet on tehty dosentti Pertti Hakosen johdolla.
Seuraavan dian (6) avulla yritän selittää, mitä negatiivisilla lämpötiloilla tarkoitetaan ja miten ne saavutetaan. Kuva esittää hopea-atomien ytimiä ulkoisessa magneettikentässä. Ytimiä voidaan pitää pieninä magneetteina, joiden suuntaa nuoli kuvaa. Kvanttimekaniikan mukaan hopeaytimillä on kaksi mahdollista energiatilaa. Alemmalla tasolla ytimet ovat ulkoisen magneettikentän suuntaisia osoittaen ylöspäin, ylemmällä tasolla ne ovat kenttään nähden vastakkaissuuntaisia osoittaen alaspäin. Ytimien suhteellinen lukumäärä eri tasoilla riippuu lämpötilasta ns. Boltzmanin lain mukaan. Tavallisissa lämpötiloissa alemmalla tasolla on aina enemmän ytimiä kuin ylemmällä. Kuva esittää tilannetta, jossa lämpötila on noin 10 nanokelviniä.
Negatiivisiin lämpötiloihin päästään kääntämällä magneettikenttä hyvin nopeasti, noin yhdessä millisekunnissa, vastakkaiseen suuntaan. Kentän käännöksen aikana ytimet eivät ennätä reagoida ja lopputulos on se, että aikaisemmin alemmalla tasolla olleet ytimet ovat kenttään nähden vastakkaissuuntaisia ja ylemmän tason ytimet samansuuntaisia. Alempi ja ylempi energiataso ovat siis vaihtaneet paikkaa, ja nyt ylemmällä tasolla on enemmän ytimiä kuin alemmalla. Boltzmanin lain mukaan tämä vastaa negatiivista kelvinlämpötilaa.
Kentän nopea kääntäminen on siis muuttanut hopean atomiytimien muodostaman systeemin lämpötilan positiivisesta negatiiviseksi. Temppu onnistuu vain, jos ytimien lämpötila ennen kentän kääntämistä on hyvin matala. Lopuksi ulkoinen magneettikenttä hitaasti poistetaan, jolloin ytimien lämpötila lähestyy absoluuttista nollapistettä negatiiviselta puolelta. Koska miltei kaikki ytimet ovat ylemmällä energiatasolla, negatiiviset lämpötilat itse asiassa ovat hyvin kuumia. Saavuttamamme tulos, - 750 biljoonasosa kelvinastetta, onkin siis kuumuuden maailmanennätys.

Tässä koko juttu:
http://ltl.tkk.fi/personnel/lounasmaa/Wihuri.html
3464
Äänestä

Muut lukivat myös

Vastaukset 3

Vanhimmat

tuohan on vaan johdannainen lämpötilan määritelmästä lämpöopissa.

Vilkaise vaikkapa F.Mandl: Statistical Physics

Äänestä

Ja kun kaikki lämpöliike pysähtyy absoluuttisessa nollapisteessä, niin millaista on lämpöliike sitä alemmassa lämpötilassa? Lämpötilahan periaateessa "on yhtä kuin" lämpöliike. Mikä on pienempää lämpöliikettä kuin nolla eli lämpöliikkeen puuttuminen?

Äänestä
  • > Mikä on pienempää lämpöliikettä kuin nolla
    > eli lämpöliikkeen puuttuminen?

    Olet asian ytimessä: Mitä on liike, tarkalleen ottaen? Voivatko elektronit hidastaa vauhtiaan radoillaan sitten, kun lämpövärähtelykin on lakannut? Onko niillä oikeastaan nopeutta?

    Äänestä

Kommentoi aloitusta


Onkohan näin? kirjoitti:

Alla on lainaus tekstistä, jossa kerrotaan päässeen 0 Kelvin-asteen alapuolelle, siis -K puolelle. Siellä on alla olevan jutun mukaan lähes ääretön kuumuus.
Siis lämpöjana tekee ympyrän ja äärettömyydessä kuuma ja kylmä kohtaavat.

Tässä lainaus:

"Viimeinen maailmanennätys tehtiin Otaniemessä puolitoista vuotta sitten, kun rodiummetallin atomien ytimet jäähdytettiin 280:n biljoonasosa-asteen päähän absoluuttisesta nollapisteestä eli 280 picokelvinin pakkaseen. Ennätyskylmän saavuttamiseksi käytimme koelaitetta, jossa kaksi ydinjäähdytysastetta toimi peräkkäin. Rakenteilla olevaan uuteen kryostaattiimme voidaan tarvittaessa sijoittaa kolmekin ydinastetta. Lämpöopin kolmannen pääsäännön mukaan absoluuttista nollapistettä ei koskaan voida saavuttaa. Olemme kuitenkin päässeet nollapisteen toiselle, negatiiviselle puolelle. Tavallisista positiivisista kelvinlämpötiloista ei mennä negatiivisiin lämpötiloihin absoluuttisen nollapisteen kautta, minkä kolmas pääsääntö kieltää, vaan tavallaan hyppäämällä nollapisteen yli äärettömän korkealta. Nämä hopea- ja rodiumnäytteillä suoritetut kokeet on tehty dosentti Pertti Hakosen johdolla.
Seuraavan dian (6) avulla yritän selittää, mitä negatiivisilla lämpötiloilla tarkoitetaan ja miten ne saavutetaan. Kuva esittää hopea-atomien ytimiä ulkoisessa magneettikentässä. Ytimiä voidaan pitää pieninä magneetteina, joiden suuntaa nuoli kuvaa. Kvanttimekaniikan mukaan hopeaytimillä on kaksi mahdollista energiatilaa. Alemmalla tasolla ytimet ovat ulkoisen magneettikentän suuntaisia osoittaen ylöspäin, ylemmällä tasolla ne ovat kenttään nähden vastakkaissuuntaisia osoittaen alaspäin. Ytimien suhteellinen lukumäärä eri tasoilla riippuu lämpötilasta ns. Boltzmanin lain mukaan. Tavallisissa lämpötiloissa alemmalla tasolla on aina enemmän ytimiä kuin ylemmällä. Kuva esittää tilannetta, jossa lämpötila on noin 10 nanokelviniä.
Negatiivisiin lämpötiloihin päästään kääntämällä magneettikenttä hyvin nopeasti, noin yhdessä millisekunnissa, vastakkaiseen suuntaan. Kentän käännöksen aikana ytimet eivät ennätä reagoida ja lopputulos on se, että aikaisemmin alemmalla tasolla olleet ytimet ovat kenttään nähden vastakkaissuuntaisia ja ylemmän tason ytimet samansuuntaisia. Alempi ja ylempi energiataso ovat siis vaihtaneet paikkaa, ja nyt ylemmällä tasolla on enemmän ytimiä kuin alemmalla. Boltzmanin lain mukaan tämä vastaa negatiivista kelvinlämpötilaa.
Kentän nopea kääntäminen on siis muuttanut hopean atomiytimien muodostaman systeemin lämpötilan positiivisesta negatiiviseksi. Temppu onnistuu vain, jos ytimien lämpötila ennen kentän kääntämistä on hyvin matala. Lopuksi ulkoinen magneettikenttä hitaasti poistetaan, jolloin ytimien lämpötila lähestyy absoluuttista nollapistettä negatiiviselta puolelta. Koska miltei kaikki ytimet ovat ylemmällä energiatasolla, negatiiviset lämpötilat itse asiassa ovat hyvin kuumia. Saavuttamamme tulos, - 750 biljoonasosa kelvinastetta, onkin siis kuumuuden maailmanennätys.

Tässä koko juttu:
http://ltl.tkk.fi/personnel/lounasmaa/Wihuri.html

Anonyymi
5000

Ilmoita asiaton sisältö

  • Sisältää materiaalia, joka on loukkaavaa, herjaavaa, rasistista, uhkailevaa tai ahdistelevaa.

  • Materiaali sisältää nimiä, yhteystietoja tai muita henkilökohtaisia tietoja. Julkisuuden henkilöistä, julkisissa viroissa toimivista ihmisistä sekä yritysten vastuuhenkilöistä saa keskustella työhön liittyen. Myös yksityiselämään liittyvistä asioista voi keskustella siltä osin, kuin niistä on julkisesti kerrottu.

  • Sisältää lapsille haitallista tai heiltä kiellettyä materiaalia. Seksuaalinen sisältö on sallittua aiheeseen tarkoitetuilla palstoilla, joiden ikäraja on 18 vuotta.

  • Lainvastaista sisältöä voi olla mm. yksityiselämää loukkaavan tiedon levitys, kiihottaminen kansanryhmää vastaan, laiton uhkaaminen, alaikäisiin liittyvä seksuaalinen sisältö/grooming, petokset, identiteettivarkaudet, kunnianloukkaukset ja tekijänoikeusrikkomukset.

  • Sisältö ei liity palstan tai keskusteluketjun aiheeseen.

  • Viesti ei ole suomea tai ruotsia (pl. International Forums), se sisältää mainontaa, se sisältää tekijänoikeuksin suojattua materiaalia, se on massapostitus tai jokin muu syy.

Jaa keskustelu