ما هي النهاية الصغرى والنهاية العظمى لدرجة الحرارة؟

1 إجابة واحدة

ما هي النهاية الصغرى والنهاية العظمى لدرجة الحرارة؟

تُعتبر درجات الحرارة بحديها الصغرى والكبرى من المعالم الكونية التي تعبر عن درجات الحرارة المتوسطة لمادة أو وسط معين. وهي مقياس لمتوسّط سرعة الذّرات، كلما كانت الذرات تتذبذب في مكانها سريعًا، كلما كانت حرارة المادة أعلى.

نلاحظ أن الحديث عن أقل درجة حرارة ممكنة هو أمر بسيط إلى حدٍ ما. أخفض درجة حرارة ممكنة هي ما يُسمّى بالصفر المُطلق (Absolute zero). وبالتالي فإن الصفر المطلق، في جوهره، يعني أن تتوقف الذرات عن الحركة كليًا.

الصفر المطلق، هو درجة الحرارة التي يكون فيها للنظام الديناميكي الحراري أقل طاقة. يتوافق مع −273.15 درجة مئوية على مقياس درجة الحرارة المئوي و −459.67 درجة فهرنهايت على مقياس درجة الحرارة فهرنهايت.

اقتُرحت فكرة أن هناك أدنى درجة حرارة في نهاية المطاف من خلال سلوك الغازات بضغوط منخفضة، لوحظ أن الغازات تتقلص إلى أجل غير مسمى مع انخفاض درجة الحرارة.  يبدو أن “الغاز المثالي” عند الضغط المستمر سيصل إلى حجم صفر عند ما يسمى الآن الصفر المطلق لدرجة الحرارة. يتكثف أي غاز حقيقي في الواقع إلى سائل أو مادة صلبة عند درجة حرارة أعلى من الصفر المطلق. لذلك، فإن قانون الغازات المثالية هو مجرد تقريب لسلوك الغاز الحقيقي. على هذا النحو، فإنه مفيد للغاية.

إن مفهوم الصفر المطلق كدرجة حرارة محددة له العديد من النتائج الديناميكية الحرارية. على سبيل المثال، لا تتوقف كل الحركة الجزيئية عند الصفر المطلق (تهتز الجزيئات بما يسمى طاقة نقطة الصفر)، ولكن لا توجد طاقة من الحركة الجزيئية (أي الطاقة الحرارية) متاحة للنقل إلى أنظمة أخرى، وبالتالي فمن الصحيح أن نقول أن الطاقة عند الصفر المطلق ضئيلة.

أي مقياس درجة حرارة له صفر مطلق لنقطة الصفر يطلق عليه مقياس درجة حرارة مطلق أو مقياس ديناميكي حراري. في النظام الدولي للوحدات، مقياس كلفن (K) هو المعيار لجميع قياسات درجة الحرارة العلمية. أدنى درجة حرارة تم تحقيقها في التجارب كانت 50 بيكوكلفن  (pK; 1 pK = 10−12 K).

في المقابل الأمر ليس بهذه السهولة بالنسبة لتقدير أعلى درجة حرارة ممكنة. لأن قياس أعلى سرعة لحركة الجزيئات ليس ببساطة إيقاف حركتها. كما أنه لحساب أعلى درجة حرارة ممكنة، يجب أن نأخذ الطاقة لدرجة لانهائية!

طبقًا للنموذج القياسي لفيزياء الجسيمات، وجدوا أنّ أعلى درجة حرارة ممكنة هي 142 نونيليون كلفن. وما إن تتجاوز الحرارة هذه الدرجة (142 نونيليون كلفن) حتى تنهار قوانين الفيزياء. هذه الحرارة هي ما تُعرَف بدرجة حرارة بلانك (planck temperature).

ومع ذلك، لا يوافق الكثيرون على هذا النموذج الكوني إلى حدٍ ما ويعتقدون أننا بينما نواصل اكتشاف المزيد والمزيد من الأشياء حول الكون الذي نعيش فيه، فإن درجة الحرارة القصوى ستستمر في الارتفاع.

أعلى درجة حرارة صادفها العلماء عمليًا حدثت كنتيجة عن تجربة مصادم الهادرونات الكبير (LHC). حدث ذلك عند عملية سحق جزيئات الذهب بعضها ببعض، حيث بلغت الحرارة في أقل من ثانية 4 تريليون درجة مئوية. هذه حرارة أعلى من حرارة انفجار نجم (المستعر الأعظم).

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ما هي النهاية الصغرى والنهاية العظمى لدرجة الحرارة؟"؟