10 Interessante fakta om temperatur

Temperatur er en af ​​de grundlæggende målinger i fysikken, og det er helt afgørende for alle former for liv. Men ved ultrahøj og ultra-lave temperaturer kan tingene blive meget underlige - som du vil se. Her er en liste over ti interessante fakta om denne vigtige faktor i vores verden:

10

Den hotteste menneskeskabte temperatur

Den hotteste menneskeskabte temperatur, der nogensinde er registreret, er 7,2 billioner grader fahrenheit, eller omkring fire milliarder grader celsius. Da vi håber at minimere brugen af ​​superlativer i denne liste, lad os bare sige: Det er ret varmt. Faktisk er det omkring 250.000 gange varmere end temperaturen i kernen af ​​solen. Den ekstreme optagelse blev lavet på Brookhaven Natural Laboratory i New York, i deres 2,4-mile lange Relativistic Heavy Ion Collider. Forskere havde smadret guldioner sammen, i et forsøg på at genskabe big bang som betingelser ved at skabe et kvark-gluon plasma. I denne plasmastatus splittes partiklerne, der udgør kernerne af atomer-protoner og neutroner, og skaber en "suppe" af deres bestanddele.

9

Lys gør fantastiske ting, når du køler

Vi har allerede nævnt Bose-Einstein-kondensatet. Det er et fænomen, der forekommer at betyde i en brøkdel af en grad over absolut nul. Selvom man tidligere kun set ved disse superkalde temperaturer, kunne forskere genskabe effekten ved stuetemperatur ved at bruge lys i stedet for materiel.

De formåede at gøre dette på grund af den relative tæthed af sagen og lyset; En af de involverede forskere, Jan Klars, forklarede, at "Vores fotongas har en milliard gange højere tæthed, og vi kan nå kondensationen allerede ved stuetemperatur." De tvunget lys til at rejse gennem to spejle med farvestoffer mellem dem. Da lyset sprang frem og tilbage, mistede det en smule energi hver gang det passerede gennem noget farvestof. Og da det nåede stuetemperatur, begyndte lyset effektivt at opføre sig som en ultrakold gas lavet af traditionelt materiale. Dette resultat får en helt ny relevans, når vi lærer at det kan føre til nye typer af lasere - hvilket jo jo bør være det ultimative mål for al fysikforskning.

8

Ekstreme temperaturer i solsystemet

Nogle af jer er måske allerede bekendt med følgende sammenligninger - men tag et øjeblik til at tænke over, hvad de virkelig betyder, i forhold til de normale temperaturer i menneskets erfaring. Solen - for at låne en underdrivelse fra en tidligere indgang - er temmelig varm. Det er på sit hotteste i centrum, som når omkring 27 millioner Fahrenheit (femten millioner Kelvin). Til sammenligning er det faktisk mindre end 10 tusind grader Fahrenheit på overfladen (ca. 5.700 K).

Jordens centrum står på omkring samme temperatur som solens overflade. Bortset fra solens centrum er den varmeste del af vores solsystem kernen i Jupiter, som bemærkelsesværdigt er fem gange varmere end solens overflade.

Og det koldeste kendte sted? Det er faktisk på vores egen måne, hvor temperaturer i nogle kraters skygger kun er 30 Kelvin over absolut nul. Temperaturerne, målt af NASAs Lunar Reconnaissance Orbiter, er endnu koldere end dem på Pluto.

7

Triple Points

Temperaturen SI er Kelvin. De temperaturer, der bruges til at definere dette, er absolut nul-den nederste grænse for temperaturen - og det såkaldte triple point of water. Et tredobbelt punkt defineres som den temperatur, ved hvilken et stofs traditionelle tre tilstandsforhold eksisterer i en ligevægt. På dette tidspunkt kan den mest uendeligt lille ændring i temperatur eller tryk anvendes til at ændre sin tilstand på en eller anden måde.

For at definere en Kelvin, tager du forskellen i temperaturen mellem vandets tredobbelte punkt og absolut nul og deler det med 273.16. Der er begrænsede praktiske anvendelser af vandets tredobbelte punkt, men nærheden til smeltepunktet er nøglen til at forårsage, at den vandige pude er nødvendig for at give folk mulighed for at skate.

6

Forskere forsømte det

Naturreglerne som regulerer temperatur er kendt som termodynamikloven. Oprindeligt var der kun en første, en anden og en tredje lov - men så kom forskere op med en fjerde lov. Den nyeste lov siger, at "hvis to systemer hver er i termisk ligevægt med et tredje system, er de også i termisk ligevægt med hinanden."

Det betyder i det væsentlige, at hvis to genstande ikke har en netveksling af varme med en tredje genstand, ville de ikke gøre det med hinanden, hvilket er, hvordan vi definerer dem som værende ved samme temperatur.

Forskere indså snart, at denne lov er grundlæggende for hele det termodynamiske område; de indså også, at det burde have været den første regel, de formulerede. Fordi "første lov" allerede var taget, gav de det med respekt ved at kalde det "zeroth law". Det var omkring 1935, da loven blev dannet, hvilket betyder, at forskerne ikke kom rundt for at formelt definere, hvilken temperatur der var meningen indtil et par hundrede år i udviklingen af ​​marken.

5

Ekstreme temperaturer af menneskelig beboelse

Nogle mennesker har etableret deres hjem på de mest usandsynlige steder. De koldeste permanent beboede steder i verden er byerne Oymyakon og Verkhoyansk i Sibirien, som vi tidligere har nævnt. Om vinteren, temperaturer der gennemsnitlig under minus 50 grader Fahrenheit.

Den koldeste by i verden er også i Sibirien. Yakutsk, med en befolkning på 270.000, er ikke meget varmere om vinteren end sine mindre fætre, der ofte falder under minus 40 grader Fahrenheit. Men i sommerens højde kan temperaturen svinge helt op til den anden ende af skalaen, til næsten halvfems grader Fahrenheit.

Den højeste registrerede gennemsnitstemperatur hører til den overgivne by Dallol, i Etiopien, som registrerede en gennemsnitstemperatur på sekcentre og seks grader i 1960'erne. Pladen for hotteste by er Bangkok, med gennemsnitlige lufttemperaturer, der går over treoghalvfems grader mellem marts og maj.

Men rekorden for den hotteste arbejdsplads går sandsynligvis til Mponeng guldmine i Sydafrika. Ved to miles under overfladen kan sten temperaturer nå 150 grader Fahrenheit. Is skal pumpes i minen - og væggene er isoleret med beton - for at folk kan arbejde der uden at gå i stykker.

4

Koldeste menneskeskabte temperatur

At gøre ting koldt har produceret mange interessante og vigtige resultater inden for naturvidenskab. Mennesker gør de koldeste kendte ting i universet, mange størrelsesordener koldere end noget der forekommer naturligt. Køling tillader temperaturer på nogle få milliKelvin. Den koldeste temperatur, der nogensinde er opnået, er lidt under hundrede picoKelvins eller 0.0000000001 K. Det er nødvendigt at bruge en type magnetisk afkøling for at opnå temperaturer, der er lave. Lignende temperaturer kan opnås i mindre skala ved hjælp af lasere.

Ved disse temperaturer opfører sagen sig anderledes end den måde, den normalt gør (se Bose-Einstein-kondensat ovenfor som et eksempel) - et faktum, som er nøglen til at afsløre de mange ulige quirks af kvantemekanik.

3

Universet bliver koldere

Hvis du skulle tage et termometer ud i det dybe rum og efterlade det der langt fra nogen strålingskilde, ville den læse 2,73 Kelvin-lidt lavere end minus 454 grader Fahrenheit. Det sker for at være den koldeste naturligt forekommende temperatur i universet.

Rummet holdes over absolut nul ved baggrundsstråling tilbage fra Big Bang. Selv om rummet alligevel er meget koldt, er det interessant at bemærke, at et af astronauternes største problemer faktisk er varme. Uberørt metal på omløbende genstande kan nå op til 500 grader Fahrenheit (260 C) på grund af solens uhindrede varme og skal dækkes i specielle belægninger for at sænke berøringstemperaturen til Æåly, 250 Fahrenheit (120 C).

Det ydre rum selv bliver dog konstant køligere. Teorien har længe forudsagt dette, og de seneste målinger har bekræftet, at universet køler omkring en grad hver tredje milliard år.

Det vil fortsætte på vej mod absolut nul, selvom det aldrig vil nå det (en umulig feat). Universums baggrunds varme gør os lidt forskel virkningen af ​​himmellegemer i vores solsystem og galakse dværger det. Så det vil ikke modvirke den globale opvarmning, hvis nogen har ideer.

2

Caloric Theory

Varme er en mekanisk egenskab af materie. Simpelthen: Jo varmere en ting er, jo mere energi har partiklerne, når de bevæger sig rundt. Atomerne i et rødt varmt stof vibrerer hurtigere end atomerne i et koldt stykke materiale. På samme måde, dem i en væske eller gas whiz om med en hastighed, der afhænger af hvor varmt de er. Det er ret grundlæggende ting, som du sikkert har lært i gymnasiet - men i hundredevis af år indtil slutningen af ​​det nittende århundrede troede forskere, at varmen selv var en substans. Dette kaldes kaloritheoretikken.

Gassen fra "Eheheat", videnskabsmænd troede, ville fordampe fra et varmt stof og derved afkøle det. Det ville strømme fra en varm genstand til en køligere. Mange af de forudsigelser, der stammer fra kalorieteknikken, holder faktisk sandt, og mange videnskabelige fremskridt var mulige på trods af denne grundlæggende misforståelse. Den kaloriske teori havde endda fortalere frem til slutningen af ​​det nittende århundrede, hvorefter den mekaniske teori om varme blev fastslået uden tvivl.

1

Planck-temperaturen

Denne liste har lavet mange angivelser af absolut nul. Vi har endda nævnt det på Listverse før. Men hvad med den anden ende af skalaen? Hvor varmt kan tingene blive? Det korte svar er, at vi ikke ved for sikker; og det er et spørgsmål i spidsen for moderne grundlæggende fysik.

Den hotteste temperatur, der almindeligvis nævnes i videnskaben, er kendt som Planck-temperaturen. Det er den hotteste temperatur, der menes at have fundet sted i universet, blot en smule fra et øjeblik efter Big Bang. Det handler om 10 ^ 32 Kelvin. For at give dig et perspektiv er det omkring 10 milliarder milliarder gange varmere end den tidligere nævnte temperatur, som i sig selv var 250.000 gange varmere end kernen i solen. Og du troede, at dit badvand var varmt. Planck Temperaturen er den højeste temperatur muligt, ifølge standardmodellen. Enhver varmere og konventionel fysiklov begynder at bryde ned.

Det er muligt, at temperaturen måske fortsætter med at stige selv efter dette punkt; og vi ved simpelthen ikke, hvad der ville ske, hvis det gjorde det. Noget varmere end det er dybest set for varmt at eksistere i vores nuværende virkelighedsmodel.