האפס המוחלט...

[PityLittleDitty]

האפס המוחלט...

קודם כל שלום. אני פעם ראשונה בפורום. ובקשר לנושא, עלתה שאלה לראשי- לדברי המדען הבריטי, לורד קלווין, ישנו גבול תחתון- מינימום לטמפרטורה (273- לערך), שבו תנועת חלקיקי כל חומר נעצרת לחלוטין ועל כן, טמפרטורה אינה יכולה להיות יותר נמוכה מכך. אבל בחלל של ריק מוחלט, אין שום סיבה שלטמפרטורה יהיה מינימום. אין אף חלקיק שיכול להעצר בתנועתו ולהגיע לטמפרטורה מינימלית מסויימת. אז רק במקרה וחומר מגיע לחלל ריק וקפוא לחלוטין, הטמפרטורה שאליה הוא יתקרר תהיה 273-, אבל בחלל עצמו הטמפרטורה תשאף למינוס אינסוף... או שמא אני טועה? תודה לעוזרים.

 

[its moi]

את טועה

אם תסלקי ממקום כלשהו את כל החומר ואת כל האנרגיה- אז הוא יהיה באפס המוחלט. מעבר לזה אין יותר מה לעשות. לא ניסוח הכי מדויק ומתמטי, אבל מעביר את הרעיון.

 

[חייסוס]

מה ההגדרה של טמפרטורה?

ההגדרה של טמפרטורה עוברת דרך חומר. כלומר: טמפרטורה היא תכונה של חומר. מלבד זאת, אם מסתכלים באופן לוקאלי בחלל, אולי אפשר למצוא מרווח בלי חומר - אבל עדיין אפשר להגדיר צפיפות חומר. במודל הגז האידיאלי, שמתאר לא רע כמה וכמה תופעות בטבע, מניחים שאין אינטראקציה בין החלקיקים לבין עצמם. מכאן שבעצם גם בין החלקיקים יש ריק מספיק גדול - ובכל זאת אנחנו יודעים להגדיר טמפרטורה של גז.

 

[החתול של שרדינגר]

לא מדוייק

טמפרטורה לא מחייבת חומר. למשל, לקרינת גוף שחור יש טמפרטורה מוגדרת היטב.

 

[חייסוס]

לא באמת

זה לא שלקרינה, לאוסף הפוטונים, יש טמפרטורה. הטמפרטורה שמוגדרת בקרינת גוף שחור היא הטמפרטורה של החומר שפלט אותה, לפי אורך הגל עם ההספק הגבוה ביותר וכו' וכו'.

 

[חייסוס]

אז אולי כן באמת, בעצם (אני טעיתי כרגיל)

למרות שהטמפרטורה של קרינת גוף שחור מוגדרת על-ידי האינטראקציה שלה עם חומר, ואז עדיין חזרנו לבעיה המקורית. אם באיזור נטול חלקיקים שוררת קרינה, אזי הוא מושפע מחומר חיצוני (שפלט את הקרינה) שהטמפרטורה שלו מוגבלת על ידי האפס. כך שהתשובה המקורית שלי לדעתי עודנה עומדת בעינה.

 

[החתול של שרדינגר]

ההגדרה של טמפרטורה...

...בפיזיקה מודרנית היא נגזרת האנרגיה לפי האנטרופיה. היות ולמערכת של פוטונים (או כל צבר חלקיקים אחר שאינם חומר במובן היומיומי של המלה) יש אנרגיה ואנטרופיה (עם תלות כזו או אחרת), הרי שיש להם טמפרטורה. אני מסכים שהטמפרטורה הזאת היא לא בהכרח מה שאנחנו חשים כטמפרטורה או חום. זאת הגדרה בפיזיקה סטטיסטית, ובמקרה של חומר רגיל היא מתלכדת עם מה שאנחנו מכנים ביומיום כ"טמפרטורה". עם מספיק דימיון מעוות אפשר להגדיר טמפרטורה של כל מיני צברים - למשל עדר כבשים ממש גדול.

 

[PityLittleDitty]

כן...

אבל בהנחה שמתכוונים לאזור ריק, ומחסור מוחלט באנרגיה, הסיבה היחידה שמונעת מהחומר להתקרר יותר ממינוס 273 מעלות היא שבטמפרטורה זו החלקיקים מחורים תנועה בצורה מוחלטת. כלומר- אם החומר יכול היה להתקרר עוד, הוא היה מתקרר עוד. ואני מבין שההגדרה של טמפרטורה היא מהירות תנועת החלקיקים, אבל העובדה שהחומר היה מתקרר יותר אם הוא יכול היה, מוכיחה שסביבה מחוסרת אנרגיה לחלוטין "קרה" יותר.. ובהנחה מופרכת שהיה מדחום כלשהו שהיה מחוסר חלקיקים, שהגדרתו לא הייתה "חומר", לא הגיוני שהוא היה פשוט מראה מינוס אינסוף?

 

[חייסוס]

אתה שואל שאלה בפיסיקה או בפילוסופיה?

בקצרה: http://en.wikipedia.org/wiki/Temperature#Temperature_of_the_vacuum ותוספת שלי: אתה מדבר על איזור נטול חלקיקים לחלוטין ומנסה להגדיר לו משהו שהוא תכונה של חומרים. בוויקיפדיה מסבירים למה הטמפרטורה של כזה איזור היא אפס. אבל תכל'ס, מה הטעם? נניח והטמפרטורה של כזה איזור היא נמוכה מאפס - זה אומר שחום אמור לעבור מחומר בטמפרטורה אפס, ולקרר אותו יותר, לאיזור הריק. אבל זה לא יתכן, כי החומר בטמפרטורה אפס...

 

[PityLittleDitty]

יפה אמרת...

 

[spake]

אנסה לענות....

א. כדיי למדוד טמפרטורה צריך לעשות משו כלומר צריך מכשיר מדידה כלשהו ולכן ברגע שתמדדי טמפרטורה במקום מסויים תיהיה בו אנרגיה או מסה מסויימת. כאן אני אסייג ואומר שניתן למדוד טמפרטורה של כוכבים רחוקים ע"י קרינה שהם פולטים לכן "מדחום" שכזה אני חושב שלאור השאלה דיי לא יעזור כאן. ב. למיטב ידיעתי גם בריק מוחלט מופיעים ונעלמים חלקיקים. ועוד אם אני לא טועה לעולם אי אפשר להוכיח כי קיים 0 אנרגיה מכיוון שאז צריך מדידה אין סופית או משו כזה בגלל אי הוודאות (זה דומה מאוד למדידה של מיקום של חלקיק). ג. הטמפרטורה של קלוין מתחילה ממינוס 273 בערך בלי קשר לחומר או לא חומר וכפי שכבר צויין זה קושר קשר הדוק עם האנטרופיה. ד. אני אישית לא מכיר מקום ללא קרינה או אנרגיה או חומר כלל תעדכני אותי שתמצאי אחד. מקווה שהבנת...

 

[ufffnick]

לגבי ב'

כדי להראות שישנה אנרגיה כלשהי (גם 0) באופן מדוייק (מדוייק מתמטי), יש צורך במדידה באינטרוולי זמן אין סופיים. עקרון אי הודאות של הייזנברג. אפשר למצוא עוד צמדים כמו תנע-מקום ואנרגיה-זמן, אבל הם לא כל כך רלוונטיים.