Техника - молодёжи 1961-10, страница 13

ОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ

так как 1 электроновольт соответствует 11600°С.

Значит, знакомый нам классический термометр, который раньше измерял

П. КУЗНЕЦОВ, инженер

Рис. В. КАЩЕНКО

АБСОЛЮТНЫЕ

О существовании абсолютного нуля температур ученые догадывались давно. И не только догадывались. Они даже предполагали, что он дол-•жен быть равен примерно —273 градусам по Цельсию. Ведь для того, чтобы газ с температурой 0°С удвоил свой объем, его необходимо нагреть до 273°С. Ну, а если охладить его на 273°С?

Тогда он полностью потеряет свой объем, исчезнет!

Вывод, как видите, абсурдный. Не естественнее ли согласиться с тем, что температуры—273°С достичь невозможно? Чтобы подчеркнуть важность этого недостижимого предела температур, французские физики Клеман и Дезорм стали называть его «абсолютным нулем». Но в их рассуждениях было уязвимое место: ведь в области низких температур любой газ обратится в жидкость раньше, чем будет достигнута температура, близкая к абсолютному нулю.

И все-таки они оказались правы. Кельвин тщательно исследовал этот вопрос и строго доказал, что величина абсолютного нуля совпадает приблизительно со значением, принятым Кле-маном и Дезормом. Абсолютный нуль остался незыблем.

Но если невозможно достичь абсолютного нуля, то нельзя получить и температуру ниже него, то есть отрицательную абсолютную температуру.

Предположите обратное, и вы убедитесь, что из такого предположения следуют еще более абсурдные выводы. Известно, например, что тепловые двигатели имеют кпд 100^е/», когда температура холодильника равна абсолютному нулю. Если же предположить существование отрицательных абсолютных температур, то, казалось бы, можно осуществить двигатель с кпд большим lOOVe. Значит, «отменяется» за-». кон сохранения энергии...

Все эти домыслы об исчезновении газа и отмене закона сохранения энергии невольно вспоминаются, когда при чтении научных журналов вдруг обнаруживаешь бессмысленный на первый взгляд термин — «отрицательная абсолютная температура». В чем же дело?

Во избежание недоразумений оговоримся, что нарушить закон сохранения энергии невозможно. Термин же «абсолютная отрицательная температура» своим происхождением обязан расширению самого понятия температуры.

РАССКАЗ О ДВУХ ТЕРМОМЕТРАХ

Говоря об измерении температуры, мы невольно вспоминаем знакомый всем термометр, изобретенный лет 300—350 назад. В те времена считали, что все тела наполнены особой жидкостью — теплородом. Уровень его —

Когда-то считали, что теплота — это особая жидкость — теплород, а температура — ею уровень.

температура, и этот уровень можно измерять термометром.

И так же, как уровень определяет способность жидкости перетекать из одного сосуда в другой, температура определяет направление перехода тепла: оно самопроизвольно переходит от тела с более высокой температурой к телу с более низкой.

В середине прошлого столетия ученые установили, что теплорода нет, а теплота — это энергия движения молекул. Рост температуры говорит об увеличении этой энергии. Такой взгляд на температуру уже шире чисто термодинамического. Мы можем, например, говорить о «температуре» шаров, беспорядочно движущихся по бильярдному столу, которая совсем не похожа на температуру самих шаров. Больше того, мы можем даже по кинетической энергии . частицы судить об ее «температуре» В частности, в атомной физике энергию частиц измеряют в электроно-вольтах. По величине этой энергии мы можем вычислить их «температуру»,

уровень теплорода, теперь измеряет среднюю кинетическую энергию молекул. Для него нет и не может быть отрицательных абсолютных температур. Ведь когда все молекулы неподвижны, достигается абсолютный нуль. Ниже температура опуститься не может, так как молекулы не могут стать более неподвижными. И все-таки, даже установив, что температура тела — это кинетическая энергия его молекул, мы не можем дать полного объяснения термодинамических свойств. Дело осложняется тем. что молекулы, скажем газа, имеют неодинаковую скорость. Странно, но факт в самый жаркий день энергия некоторых молекул воздуха соответствует температуре суровой зимы. Правда, этих молекул немного, гораздо меньше, чем молекул со "Средними скоростями, но тем не менее они есть. Например, при температуре 27°С из тысячи молекул воздуха 6 имеют скорость от 0 до 100 м/сек, а 590 молекул—от 300 до 700 м/сек.

Что же получается?

Одну и ту же среднюю энергию (а следовательно, и температуру по обычному термометру) мы можем получить бесчисленным множеством путей. Например, мы можем взять газ

По величине скорости частицы можно говорить об ее «температуре». Чем больше скорость. тем выше температура.

ю