Absoluut nulpunt


Het absolute nulpunt is de ondergrens van de thermodynamische temperatuur waarbij de enthalpie en de entropie van een gas hun minimale waarden bereiken. Het nulpunt van de temperatuurschaal van kelvin is per definitie gelijk aan het absolute nulpunt. Deze temperatuur is gelijk aan −273,15 °C[1] en −459,67 °F.

Atomen gaan langzamer trillen naarmate de temperatuur lager wordt. Bij het absolute nulpunt, wordt vaak geleerd, zouden de atomen volledig stilstaan. Vanuit het oogpunt van de klassieke mechanica is dat juist, maar vanuit het oogpunt van de kwantummechanica is dat niet juist: er blijft altijd nog een nulpuntsbeweging over. Deze nulpuntsbeweging wordt verklaard door de onzekerheidsrelatie van Heisenberg, een elementair principe van de kwantummechanica.

Inhoud

Historische notities


Een van de eersten die het absolute nulpunt probeerde te bepalen, was Guillaume Amontons (1663-1705). Hij mat het volume van een hoeveelheid lucht bij 0 °Celsius en bij 100 °Celsius. Toen bleek dat lucht die van 0 tot 100 graden wordt verwarmd, altijd hetzelfde percentage uitzetting vertoont, kon hij dat naar beneden doortrekken. Daarmee stelde hij vast, dat, als de lucht bij afkoeling volgens dezelfde lijn zou inkrimpen, dan theoretisch een volume van nul zou worden bereikt bij een temperatuur van −240 graden Celsius. Hij zat er dus slechts 33,15 graden naast.

Louis Gay-Lussac (1778-1850) kwam op −273 °C.[bron?] Hij publiceerde in 1802 een werk over de absolute temperatuurschaal.

Lord Kelvin schreef On an Absolute Thermometric Scale in 1848. Hij berekende de absolute temperatuur, door de omgekeerde te nemen van de uitzettingscoëfficiënt van lucht bij 0 °C, die 0,00366 K−1 bedraagt. Het omgekeerde hiervan is 1/0,00366 = 273,22 K. Kelvin stelde zo vast dat op de luchtthermometer van die tijd een temperatuur van 0 °C, de temperatuur waarbij ijs smelt, 273,22 kelvin boven het absolute nulpunt ligt; met andere woorden, dat het absolute nulpunt bij −273,22 °C ligt. Latere experimenten hebben nog nauwkeuriger waarden opgeleverd.

Bijzondere eigenschappen


Materie krijgt bij temperaturen in de buurt van het absolute nulpunt zeer speciale eigenschappen zoals supergeleiding. Helium wordt supervloeibaar. In 2003 lukte het een groep van wetenschappers aan het Massachusetts Institute of Technology (MIT) om een temperatuur te bereiken van minder dan 500 picokelvin (= minder dan 0,000 000 000 500 K = 500 x 10−12). Deze temperatuur werd bereikt bij de vorming van een bose-einsteincondensaat van natriumatomen.

Koelen tot bij het absolute nulpunt


Het absolute nulpunt is de laagste temperatuur die theoretisch mogelijk zou zijn. Het leek onmogelijk deze temperatuur te bereiken, maar op 4 januari 2013 hebben wetenschappers van de Universiteit van München in een proefopstelling zelfs een temperatuur gemeten lager dan het absolute nulpunt, namelijk min één nanokelvin.[2]

Het absolute nulpunt kan onder andere benaderd worden met het toestel van Boyle. De micro- en de nanokelvintemperatuurschaal worden bereikt door gebruik te maken van laserkoeling. In deze temperatuursgebieden wordt de temperatuur niet meer rechtstreeks gemeten, maar afgeleid uit de snelheidsverdeling van de deeltjes.

Zie ook











Categorieën: Nul | Thermodynamica




Staat van informatie: 20.12.2020 11:59:37 CET

oorsprong: Wikipedia (Auteurs [Geschiedenis])    Licentie: CC-BY-SA-3.0

Veranderingen: Alle afbeeldingen en de meeste ontwerpelementen die daarmee verband houden, zijn verwijderd. Sommige pictogrammen werden vervangen door FontAwesome-Icons. Sommige sjablonen zijn verwijderd (zoals 'artikel heeft uitbreiding nodig') of toegewezen (zoals 'hatnotes'). CSS-klassen zijn verwijderd of geharmoniseerd.
Specifieke Wikipedia-links die niet naar een artikel of categorie leiden (zoals 'Redlinks', 'links naar de bewerkpagina', 'links naar portals') zijn verwijderd. Elke externe link heeft een extra FontAwesome-Icon. Naast enkele kleine wijzigingen in het ontwerp, werden mediacontainer, kaarten, navigatiedozen, gesproken versies en Geo-microformats verwijderd.

Belangrijke opmerking Omdat de gegeven inhoud op het gegeven moment automatisch van Wikipedia wordt gehaald, was en is een handmatige verificatie niet mogelijk. Daarom garandeert LinkFang.org niet de juistheid en actualiteit van de verkregen inhoud. Als er informatie is die momenteel verkeerd is of een onjuiste weergave heeft, aarzel dan niet om Neem contact op: E-mail.
Zie ook: Afdruk & Privacy policy.