Auksts, silts, karsts...
Publicēts: 3.03.2008
Vai absolūtā nulle ir pati zemākā, vispār iespējamā temperatūra, vai arī ir vēl zemākas par to, piemēram, kaut kur kosmosā? Kā ir ar temperatūrām melnajos caurumos?
Temperatūra, aukstums, karstums. Šķiet tik pašsaprotamas lietas. Kas gan stāv aiz šīm vienkāršajām objektu īpašībām?
Temperatūru nosaka cik ātri kustas atomi objektos. Jo ātrāka ir kustība, jo lielāka temperatūra. Attiecīgi - jo lēnāka kustība, jo zemāka temperatūra. Varam iedomāties, ka absolūtās nulles temperatūrā visa kustība ir apstājusies. Tiek pieņemts, ka zemākas temperatūras par 0 grādiem pēc Kelvina nepastāv. Pagaidām ar to cilvēces zināšanas aprobežojas.
Temperatūra ir izmērāms lielums un tās noteikšanai tiek lietotas dažādas skalas - Celsija, Fārenheita, Kelvina. SI sistēmā Kelvini (K) ir temperatūras mērvienība. Pirmo termometru aizmetņi meklējami jau 170 AD. 1641. gadā parādījās pirmie slēgtie spirta termometri. 1664. gadā Roberts Huks alkoholam pievienoja sarkano krāsu. 1724. gadā Gabriēls Fārenheits par termometru šķidrumu sāka izmantot dzīvsudrabu un ieviesa Fārenheita skalu (F). Šo temperatūras mērvienību joprojām plaši pielieto mūsdienās. 1745. gadā Karls Linnejs ieviesa Centigrādu skalu, kuru 1948. gadā nomainīja Celsija skala, kur 0 grādi ir ūdens sasalšanas punkts, bet 100 grādi ūdens vārīšanās punkts.
Starp visbiežāk lietotajām mērvienību skalām ir pārejas formulas.
°F=1.8°C+32
K =°C+273
Protams, ja kalkulators nav jūsu stiprā puse, tad temperatūras pārrēķinus iespējams veikt pat Google.
Interesanti, ka līdz šim zemākā dabā konstatētā temperatūra ir 2,7 grādi pēc Kelvina. Šāda temperatūra piemīt kosmiskajam mikroviļņu fonam un zinātnieki to skaidro, ka šī temperatūra ir paliekas no Lielā sprādziena. Savukārt uz Zemes zemākā konstatētā temperatūra ir 184 K jeb -890C.
Visums nav viendabīgs un attiecīgi arī tā temperatūra. Supernovās un masīvu zvaigžņu veidošanās vietās tie var būt vairāki miljoni grādu. Pat Saules sistēmas ietvaros temperatūra nav viendabīga. Jo tuvāk Saulei, jo karstāk. Saules virsmas temperatūra ir aptuveni 60000C, bet tālākās planētas Neptūna virsmas temperatūra vidēji ir -1800C. Zemes virsmas vidējā temperatūra ir 150C.
Laboratorijas apstākļos ir izdevies iegūt temperatūru, kas 0.000000001 grādus virs absolūtās nulles. Kornells un Vīmans atdzesēja nelielu paraugu, lai novērotu Einšteina-Boses kondensāciju. Jāsaka gan, ka eksperiments ir ļoti komplicēts un dārgs. Iekārtas vien izmaksāja no 50 000 līdz 100 000 USD.
Kā tiek noteikta visuma objektu temperatūra? Galvenokārt tā ir izstarotā gaisma. Iedomājamies dzels gabalu. Noliksim to tumšā istabā. Dzelzs nebūs redzams, bet tam piemīt temperatūra. Ja dzels gabalu sāks karsēt, tad sākotnēji tas izstaros infrasarkanos starus, kurus joprojām nevarēs redzēt. Jo paliks karstāks mūsu izvēlētais dzelzs gabals, jo arvien spožāk tas spīdēs un mainīs krāsu. No nespodri tumši sarkanas tas beigu beigās pārvērtīsies spoži baltā. Šādi uzvedas praktiski visas vielas kosmosā. Tātad temperatūru var noteikt - izmērot izstaroto enerģiju (gaisma, karstums) un nosakot objekta krāsu. Ir svarīgi atcerēties, ka jāskatās uz izstaroto, nevis atstaroto gaismu. Piemēram, uz Zemes esošo objektu krāsu nosaka atstarotā gaisma, kas nepalīdz noteikt objekta temperatūru.
Visinteresantākie objekti temperatūras ziņā kosmosā ir melnie caurumi. Pats melnais caurums ir auksts. Jo lielāks melnais caurums, jo zemāka temperatūra. Tomēr atcerēsimiem, zem absolūtās nulles tā nenokrīt. Saules masas melnā cauruma temperatūra būtu tikai 1/10 000 000 K. Ņemot vērā, ka melnā cauruma gravitācijas ietekmē apkārtējā matērija tiek vilkta uz centru, kur tās blīvums palielinās un attiecīgi arī berze, tad ap melno caurumu pastāv temperatūra, kas sasniedz simtiem miljonu grādu. Melnais caurums nav mūžīgs un tas lēnām zaudē savu masu, jo ik pa brīdim no tā izraujas kāda daļiņa. Process ir bezgala lēns un ilgstošs, kā arī šo izstaroto daļiņu daudzums ir pārmēru niecīgs, lai tas tiktu konstatēts. Teorētiski melnie caurumi "iztvaiko". Dzīves noslēgumā to masa ir niecīga un temperatūra tiecas uz bezgalību. Melnā cauruma nāve ir fantastisks sprādziens, kuru nespēj izskaidrot mūsdienās zināmie fizikas likumi.
Komentāri
Sašutušais Kelvins tieši 4.03.2008 domāja šādi:
pie SI sistēmas Kelvina mērvienības apzīmējuma K grāda simbolu nelieto- tādas manas domas
Redaktors tieši 4.03.2008 domāja šādi:
Lai jau Kelvins mierīgi vien turpina pūt zem zemes, noņēmām mulsinošos grādus.
Aivjans tieši 4.03.2008 domāja šādi:
Paldies, par rakstu un atsaucību.
dzimmijs13 tieši 6.03.2008 domāja šādi:
Paldies par rakstu, lieliski noder zināšanu atsvaidzināšanai. Tātad spriedelējumi par tempratūru zem absolūtās nulles tikai pierāda spriedelētāja neizptetni par procesu, pilnīgi iespējams ka absolūtā nulle pat ir tikai teorētisks jēdziens, jo grūti iedomāties Visumā absolūti nekustīgu atomāru struktūru.
labrit tieši 9.11.2009 domāja šādi:
kas nozime k temperatura
Redaktors tieši 9.11.2009 domāja šādi:
K ir Kelvini. Viena no daudzām sistēmām. Pēc Kelvina sistēmas zemākā temperatūra ir 0 grādi. Pārrēķina formula, attiecībā pret Celsija sistēmu, atrodama rakstā.
Valdis tieši 11.10.2017 domāja šādi:
Izlabojiet, lūdzu, vietas kur pirms C nav grāda zīme. Zemes virsmas temperatūra 150C
oneloveonecow tieši 13.10.2017 domāja šādi:
Paldies
Nikola tieši 11.11.2019 domāja šādi:
Loti labas man ir domas