Jaką temperaturę ma próżnia?

Jaka jest temperatura próżni, skoro nie ma w niej cząstek? Czy istnieje w naturze zero absolutne? Czy istnieje idealna próżnia?

Temperatura jest miarą średniej energii kinetycznej cząsteczek. A co, jeżeli tych cząsteczek nie ma? W takim przypadku pojęcie temperatury traci fizyczny sens! Zatem w idealnej próżni pojęcie temperatury nie ma sensu fizycznego.

Jednakże czy istnieje idealna próżnia? Próżnia absolutna to stan, w którym da się określić obszar przestrzeni, w którym nie ma żadnych cząstek obdarzonych masą. Takiej próżni w przyrodzie nie ma i nie da się jej uzyskać w laboratorium. Najlepsze przybliżenie próżni w przyrodzie to kolejno według malejących gęstości: przestrzeń międzyplanetarna, międzygwiazdowa i międzygalaktyczna. W przestrzeni kosmicznej z dala od ciał niebieskich na 1 cm³ przypada 1-5 atomów. W przyrodzie próżnia absolutna nie istnieje.

Cały kosmos wypełnia promieniowanie reliktowe (promieniowanie tła), które zgodnie z teorią wielkiego wybuchu wypełnia cały Wszechświat. Temperatura tego promieniowania wynosi około trzech kelwinów.

Jest jeszcze jeden ciekawy aspekt pomiaru temperatury w kosmosie. Materia wypełniająca kosmos nie znajduje się w stanie równowagi termodynamicznej. Mówienie więc o temperaturze w tym przypadku musi przychodzić ze szczególną ostrożnością.

Załóżmy jednak, że chcemy zmierzyć temperaturę prawie idealnej próżni i jest zachowana równowaga termodynamiczna w układzie. Skoro temperatura jest związana z energią kinetyczną cząstek, to jaka ona będzie, gdy całkowicie zaniknie ruch cieplny cząsteczek tego gazu? Zgodnie z mechaniką klasyczną i kinetyczną interpretacją temperatury temperatura takiego gazu powinna osiągać zero bezwzględne. Tak jednak nie jest. Gdy energie kinetyczne cząsteczek stają się bardzo małe, zaczynają istotną rolę odgrywać zjawiska kwantowe. Przy zbliżaniu się do zera bezwzględnego energie cząstek są skwantowane i osiągają pewną minimalną, stałą wartość, ale nie zerową.

Ostatnio opublikowane w Pytajniku

Dlaczego gwiazdy zataczają okręgi wokół Gwiazdy Polarnej?

Dlaczego na zdjęciach nieba nocnego z długim czasem naświetlania gwiazdy wydają się krążyć wokół Gwiazdy Polarnej?

Czy można spowolnić fotony?

Fotony są składnikiem światła. Wiemy że poruszają się ze stałą prędkością światła, która jest uniwersalną stałą fizyczną. Czy istnieje możliwość spowolnienia fotonów?

Czy liczb całkowitych jest więcej od liczb naturalnych?

Zdrowy rozsądek podpowiada nam, że liczb całkowitych jest około dwa razy więcej niż liczb naturalnych. Jest jednak zupełnie inaczej.

Zobacz więcej

Przeglądaj wszystkie artykuły dotyczące ciekawostek ze świata nauki.

Zobacz też

Temperatura

Temperatura jest to jedna z podstawowych wielkości fizycznych, która jest określana dla stanów równowagi termodynamicznej. Ciała znajdują się w równowadze termodynamicznej jeżeli mają takie same temperatury.

Ciśnienie gazu

Jeżeli przeanalizujemy zachowanie się cząsteczek gazu doskonałego w zamkniętym naczyniu, to możemy w dość prosty sposób wyprowadzić wzór na ciśnienie, jakie wywierają cząsteczki tego gazu na ścianki naczynia.

Termodynamika

Termodynamika jest nauką o cieple. Zajmuje się z makroskopowego punktu widzenia badaniem zjawisk cieplnych i innych procesów, które są związane z przemianą energii.