Absolute nulpunt

[Il Dottore]

Wetenschappers hebben het absolute nulpunt op enkele duizenden graden celsius kunnen bereiken (0 Kelvin = -273,15 graden celsius).

Maar om aan een object warmte te ontrekken, moet je iets hebben dat nog kouder is. Betekend dat dat we het absolute nulpunt niet kunnen halen?

[Bonk]

Inderdaad, we zullen nooit het absolute nulpunt kunnen halen, dit zegt immers de derde hoofdwet van de thermodynamica: Het is onmogelijk om in een eindig aantal stappen, hoe klein deze stappen ook zijn, een temperatuur van 0 graden kelvin te bereiken

[Boaz]

Het is onmogelijk om in een eindig aantal stappen, hoe klein deze stappen ook zijn, een temperatuur van 0 graden kelvin te bereiken

Dat het een hoofdwet is geeft nog geen antwoord op de vraag waarom dan wel niet...

Maar om aan een object warmte te ontrekken, moet je iets hebben dat nog kouder is.

Dat hoeft niet. Hoe zouden we anders dat koudere moeten maken? Koelen is gebaseerd op een simpel principe. Als een vloeistof verdampt gaan de moleculen van een relatief rustige staat naar een actievere staat (meer beweging). Om sneller te bewegen (trillen) absorberen de moleculen energie uit hun omgeving. Daardoor koelt de omgeving af. Je kan het ook met gas doen. Door gas onder druk door een klein gaatje te spuiten komt het van een hoge druk (weinig beweging) in een lage druk (veel beweging). Doordat de moleculen meer ruimte krijgen zullen ze harder 'willen' bewegen en dus meer energie nodig hebben.

Deze fenomenen kun je goed waarnemen als je een gasfles gebruikt om bv op te koken (je kan hem ook gewoon leeg laten lopen). Als je begint heeft de gasfles (plus inhoud) de omgevingstemperatuur. Laten we zeggen 20 graden celcius. Als je het gas er snel uit laat lopen zal de fles na een a twee minuten een ijslaag vertonen. Blijkbaar is de fles afgekoeld tot onder het vriespunt van water. Op den duur zal het gas zo koud worden dat het nog maar langzaam verdampt en zal de gasstroom steeds langzamer verlopen. Leuk experiment, maar doe het wel buiten!

Om antwoord te geven op je vraag: kouder dan 0 Kelvin (of zelfs vlak daarbij) kan niet omdat moleculen bij die temperatuur geen warmte (=bewegingsenergie) meer kunnen afstaan want....ze bewegen niet meer! Iets wat niet beweegt kan ook geen energie afstaan. En dus niet kouder worden. Tenminste...

Stel dat we een nieuwe manier vinden om te koelen, waarbij we niet afhankelijk zijn van bewegingsenergie, dan zijn we theoretisch in staat verder te koelen dan 0 Kelvin!

[BugsBunny]

Mijn beste Boaz u bent helemaal verkeerd.

Men kan helemaal niet verder koelen dan 0K. Een heel elegant en simpel bewijs daarvan is te vinden in S. Sandler, Chemical and Engineering Thermodynamics.

Om tot 0K te kunnen koelen zouden we oneindig veel energie moeten toevoegen, onmogelijk!

[Boaz]

Beste BugsBunny,

Ik zeg niet dat je verder kunt koelen dan 0K. Je voegt overigens bij koelen ook geen energie toe, maar haalt het juist weg. De energie die een stof heeft wordt door moleculen en atomen gebruikt om te trillen. Hoe meer energie hoe 'harder' de trilling. Bij 0K is de trilling volledig opgehouden en zou er dus geen energie aan onttrokken kunnen worden. Daarbij moeten we er wel vanuit gaan dat een molecuul geen andere energie bevat dan bewegingsenergie...

[Anonymous]

Ik heb de volgende beredenering waarom 0 Kelvin nooit kan worden bereikt.

De formule e=mc^2 kan volgens mij hier toegepast worden.



Bij 0 Kelvin bevat het systeem geen energie, dus ook geen massa.



Conclussie: 0 Kelvin kan nooit bereikt worden.

[peterdevis]

Uit wikipedia:

De temperatuur van een voorwerp of systeem is een maat voor de thermische energie van dat voorwerp, dat wil zeggen van de hoeveelheid beweging van de samenstellende delen, bijvoorbeeld moleculen, van het voorwerp. Er is daarom een laagst mogelijke temperatuur, namelijk waarbij deze alleen nog bewegen met de nulpuntsbeweging. Dit is het absolute nulpunt, en ligt op -273.15°C, of (bij definitie) 0K. Een lagere temperatuur is niet mogelijk

Dus kouder kan niet per definitie!!!

[doemdenker]

Kouder dan 0°K is net zoiets als korter dan 0 meter of het duurt korter dan 0 seconde. Dat kan toch ook niet?

[Syd]

namelijk waarbij deze alleen nog bewegen met de nulpuntsbeweging.

Dus de molekulen bewegen nog wel als ze bij het absolutele nulpunt zijn?

[doemdenker]

http://www.guajara.com/wiki/nl/wikipedia/a...te_nulpunt.html

De kwantumonzekerheid van elemenaire deeltjes zorgt voor een soort van trilling. Kun je dit fluctueren noemen?

[Mrtn]

Het FOM (Nieuwegein: www.fom.nl is bezig met koude materie. Ze vertragen deeltjes door ze met fotonen (een laser) te bestoken als ik het me goed herinner.

Edit:

www.fom.nl

-> Lopend onderzoek

-> Atomaire, moleculaire en optische fysica

[Elmo]

Het FOM (Nieuwegein: www.fom.nl is bezig met koude materie. Ze vertragen deeltjes door ze met fotonen (een laser) te bestoken als ik het me goed herinner.

Dat klopt. Om precies te zijn doen ze dat met 6 lasers: ze sluiten de atomen op. Met als doel om de atomen zo ver af te koelen dat ze een Bose-Einstein condensaat vormen. Deze nieuwe soort van materie is sinds een paar jaar experimenteel toegankelijk en daar kan je leuke fysica aan doen. Overigens heb je het dan over temperaturen van ruwweg een miljoenste van een graad boven het absolute nulpunt. (Maar dus nog steeds > 0 ! ).

Dit soort onderzoek gebeurt ook op andere plekken in Nederland, bijvoorbeeld in Utrecht en in Amsterdam.

[Anonymous]

Bij 237 graden onder nul is het volume van elke stof 0, kijk maar bij de uitzettingscoeffiecient van welke stof dan ook.

Oorsprong gaat door de -273

[Elmo]

Bij 237 graden onder nul is het volume van elke stof 0, kijk maar bij de uitzettingscoeffiecient van welke stof dan ook.

Oorsprong gaat door de -273

Volgens mij klopt dat niet, want stoffen afgekoeld tot (bijvoorbeeld) 1 mK hebben meestal een niet significant kleiner volume dan de zelfde stof bij 1 K heeft. Verder is het natuurlijk een beetje een academische kwestie, want 0 K kan niet gehaald worden.

(Overigens: 0 K = -273.15 oC)

[peterdevis]

Bij 237 graden onder nul is het volume van elke stof 0, kijk maar bij de uitzettingscoeffiecient van welke stof dan ook.

Oorsprong gaat door de -273

Dit is enkel zo voor gassen die voldoen aan de ideale gaswet. Deze wet is een idealisering van de werkelijkheid en dus maar beperkt bruikbaar.