Fysiikkaa ymmärtävät!

Absoluuttinen nollapiste on matalin lämpötila, joka voidaan saavuttaa makroskooppisessa järjestelmässä. Se on 0 kelviniä eli -273,15 celsiusastetta.

Absoluuttinen lämpötila tarkoittaa lämpötilaa, joka ilmoitetaan asteikolla, jossa absoluuttinen nollapiste on nollakohdassa kuten kelvinasteikossa.

Absoluuttinen nollapiste on sekä teoriassa että käytännössä mahdoton saavuttaa. Se merkitsisi, että atomit olisivat täysin pysähtyneet, elektronit alimmilla energioillaan ja kide täysin järjestäytynyt. Absoluuttisen nollapisteen merkitys voidaan ymmärtää kahdella eri tavalla.

Kokeellinen merkitys absoluuttiselle nollapisteelle saadaan tutkimalla ideaalikaasun käyttäytymistä kylmässä. Jos kaasun lämpötilaa lasketaan sen tilavuuden pysyessä vakiona, kaasun paine pienenee. Kuvaaja kaasun tilavuudesta lämpötilan funktiona on suora, joka tietyssä lämpötilassa leikkaa tilavuusakselin. Osoittautuu, että kaikille kaasuille tämä lämpötila on sama, -273,15 °C. (Käytännössä kaikki kaasut kuitenkin nesteytyvät ennen tätä lämpötilaa, jolloin edellä kuvattu suora katkeaa.)

Absoluuttinen lämpötila voidaan määritellä käyttämällä tätä pistettä nollapisteenä, kuten SI-järjestelmässä tehdään. Lämpötilan yksikkö kelvin määritellään yhdeksi 273,16:s-osaksi absoluuttisen nollapisteen ja veden kolmoispisteen välisestä lämpötilaerosta, mikä on myös celsiusasteen määritelmä.

Mistä olet kuullut että fyysikot ovat saavuttaneet alhaisempiakin lämpötiloja??

Absoluuttinen nollapiste saavutettu



--------------------------------------------------------------------------------



Monivuotisten yritysten jälkeen Joensuun yliopiston kemian laitoksella onnistuttiin saavuttamaan, jopa hieman epätieteellisin keinoin absoluuttinen nollapiste.



Joensuun yliopiston kemian laitosta pidetään nykytieteen ja teknologian huippuna, eikä suotta. Monien kemiallisten tutkimusten lisäksi on pyritty edistämään myöskin fysiikan kehittämistä, jotta sekin alue tulisi yliopistoissamme nykyaikaistettua.



Laitoksen johtavan fysikaalisten suureiden tutkijan FT Tapani Tunnette mielestä ihmiskunnan suurinpiin häpeäpaaluihin kuuluu se, ettei esimerkiksi absoluuttista nollapistettä 0 K (- 273.15 °C) ole kyetty lupaavista yrityksistä huolimatta saavuttamaan. FT Tunnette sanookin, että hänen kiinnostuksensa heräsi aivan sattumalta kuultuaan opiskelijakahvion ohi kulkiessaan mielenkiintoisen keskustelun, jota muutama vanhempi tieteenopiskelija kävi kahvituokiollaan.



Suomen Akatemialta saatu viisivuotinen tutkimusapuraha (n. 5 Mmk) takasi oivan pohjan lähempiin tieteellisiin tarkasteluihin. Lisäksi testi laboratoriotakaan ei tarvinnut rakentaa, koska varsinainen kylmätila oli jo rakennuksen valmistusvaiheessa oivallisesti toteutettu.



Kysyimmekin FT Tunnetulta millaiset varsinaiset koejärjestelyt olivat. Tähän FT Tapani Tunnette vastasi, että 26:sta tutkijasta koostunut ryhmä aloitti toimintansa apurahan turvin jo keväällä 1995 ja kun ryhmä oli saatu koottua, siirryttiin valmistelemaan koeolosuhteita kahvikupposen ääreen Pipetin maanmainioon kahvioon. Kun talvi sitten koitti ryhmän valtasi suunnaton jännitys: auttaisiko luonto ryhmää luomalla oikeanlaiset olosuhteet. Ja niin kävi, joulun tienoilla ulkolämpötila laski n. -30 °C:een. Tämän jälkeen siirryttiin testilaboratorion liepeille eli laitoksen aulassa sijaitsevan hissin luokse, mutta pettymys oli karvas vielä tässä vaiheessa, hissin lämpötila oli laskenut vasta -82 °C:een. Ryhmä piti kriisi kokouksen ja arveli tilannetta auttavan jos pakkaskausi jatkuisi useita päiviä. Toden totta kovia pakkasia kesti yli viikon ja hissin lämpötila oli laskenut jo -270 °C:ta. Enää muutama aste tavoitteesta, mutta viikon kestävä joululoma oli kaikille ryhmän jäsenille liian tärkeä, tiede sai väistyä.



Onneksi pakkaset kestivät reilusti yli joulun ja koetta pystyttiin jatkamaan. Tammikuun alkupäivinä lämpötila oli laskenut -273.0 °C:ta. Kun säätietodus lupasi lämpenevää iski tutkimusryhmään paniikki, kuinka lämpötila saataisiin putoamaan vielä nuo asteen osaset. Ryhmän ainut erikoistyöntekijä LuK Armas Helle ehdotti, että paikalle kutsuttaisiin tunnetusti erittäin viileästi niin opiskelijoihin kuin miehiinkin suhtautuva FT Kyllikki Kylmäkisko. FT Kylmäkisko sijoitettiin koelaboratorioon ja hissin ovea raotettiin sen verran, että FT Kylmäkisko näki opiskelijapoikia iskemässä silmää FT Kylmäkiskolle ovenraossa. Ja ihme tapahtui Kylmäkiskon viileys jäähdytti koetilan tasan 0 K:iin. Absoluuttinen nollapiste oli saavutettu.



Ongelmana onkin kokeen toistettavuuden vaikeus, sillä kuten laitoksella onkin kuultu on FT Kylmäkisko kutsuttu YK:n puolelta auttamaan koko maapalloa uhkaavan kasvihuoneilmiön aiheuttaman lämpötilan kohoamisen kompensointiin.

Kuitenkin Kelvin-asteikollakin törmää joskus miinuslukemiin, missä ei minusta ole mitään järkeä. Esim.



" In physics, certain systems can achieve negative temperatures; that is, their thermodynamic temperature can be a negative quantity. Negative temperatures can be expressed as negative numbers on the Kelvin scale."



http: //en. wikipedia. org/wiki/Negative_absolute_temperature



Vaan kaikki selitykset tälle asialle, joita löydän, menevät jotenkin kyllä yli hilseen...



ap