ما نتائج وصول درجة الحرارة إلى الصفر المطلق نظريا؟

1 إجابة واحدة
كاتبة
IT تكنولوجيا المعلومات, الجامعة الافتراضية السورية

كثيرًا ما نسمع مصطلح البرد القارس أو أن درجات الحرارة منخفضةٌ جدًا لهذا اليوم. وحينها أول ما يتبادر إلى أذهاننا، هو السؤال عن درجة الحرارة في المكان الذي تقطن فيه. إذ تمرّ العديد من الدول بفترة شتاءٍ طويلةٍ للغاية، بحيث تلاحظ تغطية الجليد لمساحاتٍ واسعةٍ من البلاد. وعندها يشعر الناس بالبرودة وانعدام الدفء، بسبب انخفاض درجات الحرارة الكبير. وهنا، يخطر في بالنا سؤالٌ عن درجة الحرارة التي يتشكل بها الجليد في فصل الشتاء. وبحسب علماء المناخ والطقس فإن الجليد يتشكل على الطرقات والمنازل عند وصول درجات الحرارة إلى درجة تحت الصفر المئوي.

وعلى الرغم من ذلك، يعتقد العديد من الأشخاص بأن درجة الصفر المئوية، هي أقلّ الدرجات التي يمكن الوصول إليها، ولكن في الحقيقة يمكن لدرجات الحرارة أن تنخفض إلى ما دون الصفر. إذ يشكّل الصفر المطلق ثابتًا في علم الكيمياء والفيزياء، ومن غير الممكن الوصول إليه على الإطلاق. وذلك بحسب قانون الديناميكا الحراري الثالث الذي ينصّ على عدم القدرة على الوصول إلى الصفر المطلق، بسبب التناسب الطردي الحاصل بين الحرارة والحجم. بالمختصر، عند وصول درجة حرارة جسمٍ ما إلى الصفر المطلق، فإن حجمه حينها سيكون صفرًا.

يرمز للصفر المطلق بالرمز (K)، وتبلغ قيمته في واحدة السيلسيوس 273.15- درجة مئوية. ففي السابق، توقع العلماء درجة الصفر المطلق نظريًا. وفيما بعد عند ظهور الفيزياء الكميّة الحديثة، تبيّن أنه من الصعب جدًا الوصول إلى الصفر المطلق عمليًا، كما أنه من المستحيل الوصول إلى حالة السكون المطلق للجزيئات. حيث تبقى الجزيئات في حالة حركة شبه معدومةٍ فقط، بسبب صعوبة تثبيط الجسيمات الموجودة داخلها.

وبعد العديد من الأبحاث الجارية، تمكن العالم مايكل فاراداي من ملاحظة انحلال غاز الكلور عند وصوله إلى درجات حرارةٍ منخفضةٍ جدًا. وهنا بدأ الصراع بين علماء الكيمياء في محاولةٍ لإثبات درجة حرارة تميّع الغازات. لتبدأ نتائج المنافسات بالظهور، بحيث حُددت درجة حرارة تميع غازيّ الأوكسجين، والنيتروجين، والهيدروجين، والهيليوم.

وفي عام 1911، وبعد كلّ تلك الأبحاث الجارية استطاع العلماء الوصول إلى خاصية “التوصيل الفائق” التي فتحت المجال للدخول في عالم الطبّ، والإلكترونيات، والنقل، والفضاء، وغيرها من المجالات الأخرى. ففي عام 2014 أيضًا، استطاع مختبر لينغس (LNGS) الإيطالي تحطيم الرقم القياسيّ من خلال تبريد وعاءٍ تقدَّر سعته بواحد متر مكعب إلى درجة حرارةٍ تصل إلى K0.0006 لفترة استمرّت أسبوعين تقريبًا. وبذلك، كان هذا الوعاء هو الجسم الأبرد على الإطلاق.

وإن الأمر ذاته بالنسبة لتجميد المياه، فعند انخفاض درجة حرارة المياه إلى درجة الصفر كلفن، فإن الجسيمات الموجودة بداخله ستتحرك ببطءٍ شديدٍ للغاية، وتنخفض الطاقة الموجودة بين هذه الذرات. ولكن كل هذه العملية لا تحدث سوى نظريًا، بسبب البراهين والإثباتات الموجودة في قوانين الطاقة الحركية التي تؤكد عدم القدرة على تجريد الذرات من كامل طاقتها. وبالتالي، عدم القدرة على تجميد مادةٍ ما عند درجة حرارة الصفر المطلق عمليًا.

وبمعنىً آخر يمكننا تشبيه الصفر المطلق بالأبدية. فكما نقول بأن الأبدية غير موجودة ولا يمكننا الوصول إليها على الإطلاق، كذلك الوضع بالنسبة لدرجة الصفر المطلق.

أكمل القراءة

0

هل لديك إجابة على "ما نتائج وصول درجة الحرارة إلى الصفر المطلق نظريا؟"؟