View Full Version : Perchè non si può raggiungere lo zero assoluto? (urgente :( )
Salve,
domani ho l'esame di fisica tecnica.....dopo uno studio lungo e attento, tuttavia, non sono riuscito a dare una risposta rigorosa alla domanda "perchè non si può raggiungere lo zero assoluto?"
Penso che le strade per rispondere siano diverse ma la strada migliore secondo me è il principio dell'aumento dell'entropia; ma il mio problema è che la risposta deve essere la più rigorosa possibile!Non basta dire secondo me "perchè altrimenti il calore potrebbe fluire nel verso delle temperature crescenti spontaneamente"....e non andrebbe bene neanche roba filosofica né risposte del tipo "la materia non esisterebbe", "gli elettroni avrebbero energia cinetica nulla", "succederebbero cose strane" etc...insomma, rispondere solo ed esclusivamente con la termodinamica....
Voi come rispondereste?Aiutatemi, domani ho l'esame e sono in crisi profonda per questa faccenda.... :help:
perche i numerui sono infiniti ci potremmo solo avvicinare moltissimo ma mai raggiungerlo 273,14999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999
9999999999999999999999999999999999999999999999999 ma non lo potremo mai raggiungere
perche i numerui sono infiniti ci potremmo solo avvicinare moltissimo ma mai raggiungerlo 273,14999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999
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scusa ma così nemmeno "Achille piè veloce" potrà mai raggiungere la tartaruga :mbe: Eppure la raggiunge :D
Composition86
12-09-2006, 12:46
Forse perchè bisognerebbe disporre ad esempio di un gas ideale.
Io so che è possibile arrivare a determinare sperimentalmente lo 0 assoluto ad esempio con un termometro a gas, diminuendo sempre di più la quantità presente all'interno, cioè arrivando ad una condizione di rarefazione (pressione nulla), che tende alla condizione di gas ideale ma, per ovvi limiti tecnici, non raggiungerà mai.
JackTheReaper
12-09-2006, 12:49
perchè a quella temperatura la materia stessa non può esistere
:D
Lucrezio
12-09-2006, 12:53
La risposta viene dalla termodinamica.
Per raffreddare una certa quantità di materia è necessario utilizzare una macchina termica, la quale porta via una certa quantità di calore ad ogni ciclo.
Il problema è che tale quantità di calore dipende dalla temperatura a cui si trova la sostanza stessa: in pratica ogni volta se ne porta via una certa frazione: ne segue che l'andamento temperatura/numero di cicli è esponenziale, del tipo T0(1-e^n); quindi per raggiungere lo zero c'è bisogno di un numero infinito (e quindi irrealizzabile) di cicli.
E questo senza considerare i casini dovuti al comportamento non ideale!
sparagnino
12-09-2006, 12:59
Se non erro ci sono diverse spiegazioni a questo fatto. Ma non è che me le ricordi tutte...
Io partirei dicendo che il concetto di zero assoluto è un'estensione.
Difatti c'è una cerca legge che mette in ascissa la temp ed in ordinata... Qualcos'altro, forse la pressione. (Boyle?)
Partendo ad una certa pressione, alzando la temperatura, si ha un incremento del volume.
E così via aumentando. Ottiene una bella retta, circa.
Poi per esntesione dici che diminuendo la pressione il volume diminuisce, fino al punto che la retta batte sull'asse X delle temp. Che è il fatidico -273,15 (credo).
E questa è la prima cosa.
La seconda è più semplice ed è termodinamica, forse.
Se la temp è nella allora non esiste moto. Non esistendo moto allora non esiste materia.
Che si dimostri con la seconda legge della termodinamica?
Non lo so.
Lucrezio
12-09-2006, 13:08
Se non erro ci sono diverse spiegazioni a questo fatto. Ma non è che me le ricordi tutte...
Io partirei dicendo che il concetto di zero assoluto è un'estensione.
Difatti c'è una cerca legge che mette in ascissa la temp ed in ordinata... Qualcos'altro, forse la pressione. (Boyle?)
Partendo ad una certa pressione, alzando la temperatura, si ha un incremento del volume.
E così via aumentando. Ottiene una bella retta, circa.
Poi per esntesione dici che diminuendo la pressione il volume diminuisce, fino al punto che la retta batte sull'asse X delle temp. Che è il fatidico -273,15 (credo).
E questa è la prima cosa.
La seconda è più semplice ed è termodinamica, forse.
Se la temp è nella allora non esiste moto. Non esistendo moto allora non esiste materia.
Che si dimostri con la seconda legge della termodinamica?
Non lo so.
In realtà il principio di indeterminazione ti proibisce l'assenza di moto ;)
se si ragiona su un diagranmma V/t (volume/temperatura) lo si può spiegare a parole nel modo seguente:
per un gas ideale posto in un recipiente, se diminuisci la temperatura diminuisce di conseguenza il suo volume ma questo, solo sino ad un certo punto. Arrivato in prossimità dello zero assoluto, la materia:
a) è ferma
b) non può estinguersi e sparire nel nulla, resta nel recipiente ed ovviamente, non potendo esistere un volume negativo, ma nemmeno una pressione negativa il fatidico zero assoluto non è raggiungibile in termini assoluti.
A spanne.... :D
p.NiGhTmArE
12-09-2006, 13:35
c'è anche da dire che si violerebbe il principio di indeterminazione. a 0 K le particelle sono ferme, quindi si conosce la velocità (0); però, proprio perché non c'è moto, la posizione dovrebbe essere nota. ma ciò contraddice il principio di indeterminazione.
(giusto? :stordita: )
Grazie a tutti per le risposte!
La via più interessante mi sembra quella che punta sul principio di indeterminazione...
ma non c'è un modo per dimostrare che se fosse possibile raggiungero lo 0 (e magari scendere al di sotto!!) allora non varrebbe più il secondo principio della termodinamica??
Lucrezio
12-09-2006, 14:16
Grazie a tutti per le risposte!
La via più interessante mi sembra quella che punta sul principio di indeterminazione...
ma non c'è un modo per dimostrare che se fosse possibile raggiungero lo 0 (e magari scendere al di sotto!!) allora non varrebbe più il secondo principio della termodinamica??
La via "classica" è quella che ho postato sopra, quantisticamente secondo me (non ne so troppo) si entra in un campo un po' troppo complicato...
capisco....a me questa spiegazione basta, spero che eventualmente basti anche a quel folle del mio prof...comunque:
non c'è un modo per dimostrare che se fosse possibile raggiungere lo 0 (e magari scendere al di sotto!!) allora non varrebbe più il secondo principio della termodinamica??
:stordita:
La termodinamica è molto bella ma a volte mi sembra che il gatto si morda la coda....o forse non è colpa del gatto ma sono io che mi faccio domande assurde e non mi accontento delle risposte che trovo :muro:
gigio2005
12-09-2006, 15:20
La risposta viene dalla termodinamica.
Per raffreddare una certa quantità di materia è necessario utilizzare una macchina termica, la quale porta via una certa quantità di calore ad ogni ciclo.
Il problema è che tale quantità di calore dipende dalla temperatura a cui si trova la sostanza stessa: in pratica ogni volta se ne porta via una certa frazione: ne segue che l'andamento temperatura/numero di cicli è esponenziale, del tipo T0(1-e^n); quindi per raggiungere lo zero c'è bisogno di un numero infinito (e quindi irrealizzabile) di cicli.
E questo senza considerare i casini dovuti al comportamento non ideale!
giusto! lo puoi vedere anche con il fenomeno della demagnetizzazione adiabatica...applicando il 3o principio ovvero sapendo che a T=0 tutte le sostanze hanno UGUALE entropia (che volendo si PUO'...ma non e' detto...annullare)....puoi vedere che non riuscirai mai (infiniti stadi) a raggiungere quel punto.
gigio2005
12-09-2006, 15:24
Se non erro ci sono diverse spiegazioni a questo fatto. Ma non è che me le ricordi tutte...
Io partirei dicendo che il concetto di zero assoluto è un'estensione.
Difatti c'è una cerca legge che mette in ascissa la temp ed in ordinata... Qualcos'altro, forse la pressione. (Boyle?)
Partendo ad una certa pressione, alzando la temperatura, si ha un incremento del volume.
E così via aumentando. Ottiene una bella retta, circa.
Poi per esntesione dici che diminuendo la pressione il volume diminuisce, fino al punto che la retta batte sull'asse X delle temp. Che è il fatidico -273,15 (credo).
embe'...con cio' dimostri che estrapolando a V=0 risulta T=-273...non che e' impossibile arrivarci
E questa è la prima cosa.
La seconda è più semplice ed è termodinamica, forse.
Se la temp è nella allora non esiste moto. Non esistendo moto allora non esiste materia.
:mbe:
Ho trovato una risposta alla mia domanda (dopo un pomeriggio profondamente meditabondo) nella dimostrazione della diseguaglianza di Clausius..è un pò cervellotica ma dovrebbe filare il ragionamento....se qualcuno è interessato la posto ma non ora, l'esame di domani incombe :D
Marty Bishop
13-09-2006, 02:22
scusa ma così nemmeno "Achille piè veloce" potrà mai raggiungere la tartaruga :mbe: Eppure la raggiunge :D
:sbonk:
non potendo esistere una pressione negativa
A spanne.... :D
depressione :D
depressione :D
Quella è "negativa" (impropriamente, di fatto è positiva o al più nulla) rispetto a quella atmosferica, nel senso che è minore di quella atmosferica ;) (pressione al vacuometro)
Se era una battuta ---> :mc: :D
Ragazzi l'esame è andato molto bene.....30!!! :yeah: ( e non mi ha fatto questa domanda :p )
E il primo anno è finito...ora saranno 12 giorni di goduria estrema e continua :O :cool:
sparagnino
13-09-2006, 12:44
embe'...con cio' dimostri che estrapolando a V=0 risulta T=-273...non che e' impossibile arrivarci
Esatto, intanto ammettiamo che esista.
Per l'altra cosa: se la materia è formata da nuclei ed elettroni in movimento... Se non c'è movimento non poù esserci materia.
Ora che ci penso: ci dovrebbe essere da qualche parte una forumletta per dell'energia... Annullando qualcosa, dovresti poter dimostrare che lo zero assoluto non è raggiungibile... Forse, non mi ricordo.
ma nel vuoto non c'è lo zero assoluto?
p.NiGhTmArE
13-09-2006, 19:33
no :D
se per vuoto intendi lo spazio interstellare, ci sono circa 3 K di temp.
sparagnino
13-09-2006, 23:10
ci sono circa 3 K di temp.
Un caldo boia...
gigio2005
14-09-2006, 00:48
ma nel vuoto non c'è lo zero assoluto?
il vuoto vuoto e' ASSENZA di materia ...ERGO... non ha senso parlare di temperatura che e' una grandezza materiale
ma nel vuoto non c'è lo zero assoluto?
Nell'universo non c'è solo energia dovuta alla materia, ma è anche
dovuta alla radiazione. In particolare, oltre al fondo di raggi x, c'è
il fondo di radiazione cosmica (nelle microonde se non sbaglio), alla
temperatura di 2,7 K
Nell'universo non c'è solo energia dovuta alla materia, ma è anche
dovuta alla radiazione. In particolare, oltre al fondo di raggi x, c'è
il fondo di radiazione cosmica (nelle microonde se non sbaglio), alla
temperatura di 2,7 K
Appunto :)
gigio2005
14-09-2006, 11:00
Nell'universo non c'è solo energia dovuta alla materia, ma è anche
dovuta alla radiazione. In particolare, oltre al fondo di raggi x, c'è
il fondo di radiazione cosmica (nelle microonde se non sbaglio), alla
temperatura di 2,7 K
guarda che ti sbagli...se non c'e' materia non c'e' temperatura...
PERO':
visto che nello spazio interstellare c'e' sempre qualche atomo di gas allora possiamo parlare di temperature...
la radiazione di fondo senza materia non porterebbe energia da nessuna parte...
non so se mi sono spiegato
la radiazione di fondo senza materia non porterebbe energia da nessuna parte...
Guarda che le onde elettromagnetiche non hanno bisogno di materia per propagarsi...anzi!
La temperatura di un oggetto è proporzionale all'energia cinetica media delle molecole in esso contenute. In un vuoto puro, non ci sono molecole. Non è possibile misurare la temperatura (che risulterebbe non definita). Se un termometro fosse posizionato nel vuoto, la lettura sarebbe la misura della temperatura interna del termometro, e non del vuoto che lo circonda. Tutti gli oggetti emettono la radiazione di corpo nero. Col tempo, un termometro nel vioto irradierà energia termica, diminuende indefinitamente la temperatura fino a che non raggiunga il limite di energia punto-zero. Un termometro che orbita intorno alla Terra può assorbire facilmente l'energia proveniente dalla luce solare più velocemente di quanto può irradiarnene. Ciò può condurre ad un aumento drammatico della temperatura. Un termometro isolato dalla radiazione solare sarà però esposto alla radiazione cosmica di fondo a microonde. In questo caso, la temperatura cambierà fino a che il tasso di perdita e di guadagno di energia non siano in equilibrio. A questo punto, il termometro avrà una temperatura di 2,725 K, a cui ci si riferisce spesso come la temperatura dello spazio.
;)
gigio2005
14-09-2006, 11:57
La temperatura di un oggetto è proporzionale all'energia cinetica media delle molecole in esso contenute. In un vuoto puro, non ci sono molecole. Non è possibile misurare la temperatura (che risulterebbe non definita). Se un termometro fosse posizionato nel vuoto, la lettura sarebbe la misura della temperatura interna del termometro, e non del vuoto che lo circonda. Tutti gli oggetti emettono la radiazione di corpo nero. Col tempo, un termometro nel vioto irradierà energia termica, diminuende indefinitamente la temperatura fino a che non raggiunga il limite di energia punto-zero. Un termometro che orbita intorno alla Terra può assorbire facilmente l'energia proveniente dalla luce solare più velocemente di quanto può irradiarnene. Ciò può condurre ad un aumento drammatico della temperatura. Un termometro isolato dalla radiazione solare sarà però esposto alla radiazione cosmica di fondo a microonde. In questo caso, la temperatura cambierà fino a che il tasso di perdita e di guadagno di energia non siano in equilibrio. A questo punto, il termometro avrà una temperatura di 2,725 K, a cui ci si riferisce spesso come la temperatura dello spazio.
;)
speriamo che cosi' si capisca...hai dato una spiegazione perfetta :D
gigio2005
14-09-2006, 11:58
Guarda che le onde elettromagnetiche non hanno bisogno di materia per propagarsi...anzi!
e chi ha parlato di propagazione....
una cosa e' la propagazione un'altra e' cedere energia alla materia
guarda che ti sbagli...se non c'e' materia non c'e' temperatura...
PERO':
visto che nello spazio interstellare c'e' sempre qualche atomo di gas allora possiamo parlare di temperature...
la radiazione di fondo senza materia non porterebbe energia da nessuna parte...
non so se mi sono spiegato
Immagina di viaggiare su di una nave spaziale, in una regione
esterna a qualsiasi galassia. La densità di materia non è nulla
ma ha un valore bassissimo, dell'ordine dei 10^-30 gr/m^3
(adesso non ho sotto mano un valore preciso, ma quello
che voglio dire è che è estremamente basso)
Quindi supponiamo che queste particelle, per quanta energia
possano avere, non creano agitazione termica.
Ma, come è per la materia, anche la radiazione ha una pressione
(proporzionale alla densità di energia radiante)
Quindi si misurerebbe una temperatura esterna della nave
pari a 2,7 K perchè la radiazione metterebbe in agitazione
le particelle fusoliera della navicella, facendo registrare tale
temperatura
gigio2005
14-09-2006, 16:04
Immagina di viaggiare su di una nave spaziale, in una regione
esterna a qualsiasi galassia. La densità di materia non è nulla
ma ha un valore bassissimo, dell'ordine dei 10^-30 gr/m^3
(adesso non ho sotto mano un valore preciso, ma quello
che voglio dire è che è estremamente basso)
Quindi supponiamo che queste particelle, per quanta energia
possano avere, non creano agitazione termica.
Ma, come è per la materia, anche la radiazione ha una pressione
(proporzionale alla densità di energia radiante)
Quindi si misurerebbe una temperatura esterna della nave
pari a 2,7 K perchè la radiazione metterebbe in agitazione
le particelle fusoliera della navicella, facendo registrare tale
temperatura
appunto e' quello che dico io... tu non misuri la temp dello spazio...ma quella del termometro...o della navicella o quant'altro...insomma si misura cmq la temp di un MATERIALE
appunto e' quello che dico io... tu non misuri la temp dello spazio...ma quella del termometro...o della navicella o quant'altro...insomma si misura cmq la temp di un MATERIALE
Quindi dimostra che nello spazio la temperatura è 2,7 K, proprio perchè
qualsiasi corpo materiale esposto ad essa (in assenza di altra materia)
va in equilibrio termico con la radiazione di fondo e avrà anch'esso la
temperatura di 2,7 K
Infatti l'equilibrio non sarà a 0 K se il vuoto è riempito di onde elettromagnetiche.
gigio2005
14-09-2006, 18:06
stiamo dicendo la stessa cosa...la domanda iniziale era "nel vuoto ci sono 0K?"...nel vuoto... non nello spazio interstellare
nel vuoto non ESISTE la temperatura...nel momento in cui poni un "termometro" nel vuoto...il vuoto non e' piu' vuoto.
stiamo dicendo la stessa cosa...la domanda iniziale era "nel vuoto ci sono 0K?"...nel vuoto... non nello spazio interstellare
nel vuoto non ESISTE la temperatura...nel momento in cui poni un "termometro" nel vuoto...il vuoto non e' piu' vuoto.
:asd: la tua è più una domanda filosofica...
cmq in linea di massima hai ragione, ma ciò non significa
che nel vuoto ci siano 0 K
gigio2005
15-09-2006, 10:20
:asd: la tua è più una domanda filosofica...
cmq in linea di massima hai ragione, ma ciò non significa
che nel vuoto ci siano 0 K
a volte mi sembra che la gente non riesca a leggere i miei post....avete problemi con IE? boh...
dunque
1)il 3d non l'ho aperto io
2)se leggi meglio non ho detto che nel vuoto ci sono 0K
La domanda iniziale era "nel vuoto ci sono 0 K" ?
la risposta è no!
gigio2005
15-09-2006, 11:45
La domanda iniziale era "nel vuoto ci sono 0 K" ?
la risposta è no!
la risposta e' nel vuoto (WARNING:non confondere la parola vuoto con spazio interstellare) non esiste la temperatura
il problema e' che il vuoto non esiste nell'universo :D
pero' l universo si espade nel vuoto :D
io faccio un'altra domanda sempre attinente al discorso: qual'è la temperatura piu' vicina allo zero assoluto che si sia avuta sulla terra, e con che mezzo?
Lucrezio
16-09-2006, 09:43
Penso che siano arrivati a qualche microkelvin, con tecniche quantistiche... (sparano dei laser addosso a degli atomi e poi si gioca su accelerazione e decelarazione... non ne so molto...)
Penso che siano arrivati a qualche microkelvin, con tecniche quantistiche...
Meno di un miliardesimo di kelvin:
http://physicsweb.org/articles/news/7/9/8
gigio2005
16-09-2006, 13:27
500 pK ...minchia sto ketterle ha l'ossessione del freddo...
500 pk = 0,0000000005 K
usando la demagnetizzazione adiabatica
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