ما هو سخونة درجة الحرارة ممكن؟

2024 مؤلف: Sherilyn Boyd | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-16 09:38

فكرة الينابيع الساخنة المطلقة من ابن عمها المعروف ، صفر مطلق ، والتي ، كما قد تتذكر ، هي 0 ك ، -273.15 درجة مئوية أو -459.67 درجة فهرنهايت. وعلى الرغم من أن التعريفات المختصرة لأدنى درجة حرارة ستحدد بشكل متكرر أنها النقطة التي تتوقف عندها المادة المتحركة ، هذا غير صحيح من الناحية التقنية. الصفر المطلق هو في الواقع النقطة التي لا تنتج فيها الحركة الجزيئية الحرارة (ولكن لديها طاقة نقطة الصفر).

وعلى العكس من ذلك ، يمكن تعريف الحرارة المطلقة بأنها النقطة التي لا يمكن للحركة الجزيئية أن تنتج عنها أي حرارة ، مهما كانت الظروف.

في النموذج المعياري للكون ، حدثت درجة الحرارة القصوى المحتملة التي تم الوصول إليها على الإطلاق جزءًا من الثانية (10^-43) بعد الانفجار الكبير. خلال تلك الفترة الضئيلة من الوقت (التي يطلق عليها وقت بلانك) ، يُعتقد أن الكون كان طول بلانك صغيرًا فقط (10^-35 متر) وقد وصلت ساخنة مطلقة في 10³² K (تسمى درجة حرارة بلانك). للمقارنة ، فإن شمسنا هي 1.571 × 10 تافه⁷ تبلغ درجة الحرارة في مركزها وأعلى درجة حرارة تم إنشاؤها بواسطة الرجل حاليًا 5.5 × 10¹² ك.

أبعد من درجة حرارة بلانك كونها درجة الحرارة الأكثر سخونة من أي وقت مضى نظريا في عالمنا ، يفترض علماء الفيزياء أنه في أي درجة حرارة أعلى من بلانك ، فإن قوى الجاذبية للجسيمات المصابة تصبح بنفس القوة مثل القوى الأساسية الأخرى (الكهرومغناطيسية والضعيفة والقوية النووية) ، مما أدى إلى توحيد كل الأربعة كقوة واحدة. ما يحدث بعد ذلك؟ لا أحد يعرف أن النماذج التقليدية المقبولة حالياً في الفيزياء تنهار بعد هذه النقطة. وبالطبع ، كل هذا نظري ، حيث لا يوجد أحد حتى الآن يطبق نظرية الكم الجاذبية المقبولة. كما وصفها ستيفن واينبرغ الحائز على جائزة نوبل ، مهما حدث في درجات حرارة أعلى من 10 درجات³² لا يزال K محاطًا بـ "الحجاب".

تجدر الإشارة إلى أنه ليس كل الفيزيائيين يتبعون النموذج القياسي ، والبعض يفضل ، على سبيل المثال ، نظرية الأوتار ، التي تحاول وصف كل القوى الأساسية الأربعة كمظاهر مختلفة لكائن أساسي واحد (سلسلة). بالنسبة لمنظمي السلسلة ، تكون أعلى درجة حرارة ممكنة أقل بكثير من تلك التي يفترضها النموذج القياسي ؛ تسمى درجة حرارة هاجيدورن ، وهي النقطة التي لم تعد فيها المادة العادية مستقرة و "تبخرت" أو تغيرت في مسألة الكوارك. بموجب هذه النظرية ، يعتقد أن النقطة التي يحدث فيها ذلك ، أو الساخنة المطلقة ، هي 10 فقط³⁰ ك ، أو حوالي 1 ٪ من درجة حرارة بلانك.

حقائق المكافأة:

• في حين أن تسخين أي شيء في أي مكان بالقرب من درجة حرارة بلانك هو أبعد من التكنولوجيا في الوقت الحاضر ، فإن تبريد شيء ما على مقربة من الصفر المطلق ليس كذلك. على سبيل المثال ، في عام 2015 تمكن الباحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا من تبريد جزيئات البوتاسيوم الصوديوم إلى 500 نانوكلفين فقط أو 500 مليار من 1 ك.
• يمكن لحيوان واحد على الأقل البقاء على قيد الحياة الباردة يقترب من الصفر المطلق - tardigrade. المعروف أيضا باسم الدب الماء ، وقد تبين أن هذا الكائن المجهر ليكون قادرا على البقاء على قيد الحياة يجري تجمد لعدة دقائق في مجرد 1 درجة فوق الصفر المطلق. ويمكنه أيضًا البقاء على قيد الحياة عند تسخينه إلى درجات حرارة أعلى من درجة حرارة الماء المغلي. ليست خدعة البقاء الوحيدة المذهلة ، يمكن أن تبقي tardigrades على قيد الحياة العديد من التطرف الأخرى نحن البشر يموتون على الفور في. يمكنك معرفة المزيد عن هذه المخلوقات الرائعة التي قد تكون حتى الآن معلقة في الفناء الخلفي الخاص بك هنا: The Tardigrade المذهل
• للمتعة فقط: الطاقة اللازمة لوقف الأرض حول الشمس هي حوالي 2.6478 × 10³³ جول أو 7.3551 × 10²⁹ واط ساعة أو 6.3285 × 10¹⁷ ميغاطن تي ان تي. وكمرجع ، فإن أكبر انفجار نووي تم تفجيره على الإطلاق ("القيصر بومبا" من قبل الاتحاد السوفييتي) "فقط" أنتج 50 ميغا طن من طاقة تي إن تي. لذا ، فإن الأمر قد يستغرق حوالي 12،657،000،000،000،000 من تلك القنابل النووية التي تم تفجيرها في الموقع الصحيح لإيقاف الأرض في مساراتها في مدارها حول الشمس.
• بشكل مثير للدهشة ، إذا كنا قادرين فعليًا على تحويل المادة تمامًا إلى طاقة مع 1 كيلوغرام من المادة المدمرة تمامًا ، فإن الطاقة الناتجة من هذه الكمية الصغيرة من المادة تبلغ حوالي 42.95 ميجا طن من مادة تي إن تي. لذا فإن ذكر بالغ يبلغ وزنه حوالي 200 رطل يوجد في مكان قريب من 4000 ميغا طن من إمكانات تي إن تي في قضيتهم إذا أبيد بالكامل. وهذا يزيد بمقدار 80 مرة عن الطاقة التي أنتجها تزر بومبا ، الذي أنتج نفسه انفجارًا بنحو 1400 مرة أقوى من التفجيرات المشتركة للقنابل التي ألقيت على هيروشيما وناغازاكي. لمزيد من التوضيح ، 1 طن من مادة تي إن تي ، عند تحويلها إلى كيلو واط ساعي ، توفر ما يكفي من الكهرباء لتشغيل منزل أمريكي متوسط لمدة 100،000 سنة. وهو ما يكفي أيضًا لتزويد الولايات المتحدة بكامل طاقتها لأكثر من 3 أيام بقليل. لذا فإن 1 كيلوغرام من المادة التي يتم إبادةها بالكامل ستكون قادرة على تشغيل الولايات المتحدة بأكملها لمدة أربعة أشهر تقريبًا. وعندئذٍ ، عند ذكر ذكور راشدين ، سينتج ما يكفي من الطاقة لتزويد الولايات المتحدة بالطاقة لمدة 30 عامًا تقريبًا إذا استطعنا تسخير كل هذه الطاقة. أزمة الطاقة حلها. 😉
• على مقياس محير تماما ، فإن انفجار السوبرنوفا نموذجية ستعطي حوالي 1000000000000000000000000000000000000 Megatons من TNT.