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Absoluut nulpunt
Von oben nach unten:
der atmosphärische Siedepunkt von Wasser,
der Tripelpunkt von Wasser,
der atmosphärische Schmelzpunkt von Wasser und
absoluter Nullpunkt null
Gemessene Geschwindigkeitsverteilung von Atomen, die a . bilden Bose-Einstein-Kondensat

Es Absoluter Nullpunkt ist die untere Grenze von thermodynamische Temperatur bei dem die Enthalpie und der Entropie von a Gas ihre Mindestwerte erreichen. Die Null der Temperaturskala von Kelvin ist per Definition gleich dem absoluten Nullpunkt. Diese Temperatur ist gleich -273,15°C[1] und -459,67°F.

Atome vibrieren langsamer, wenn die Temperatur sinkt. Beim absoluten Nullpunkt, so wird oft gelehrt, würden die Atome komplett zum Stillstand kommen. Aus Sicht der klassische Mechanik ist das richtig, aber aus der Sicht der Quantenmechanik wenn das nicht stimmt: es bleibt immer eine Nullpunktbewegung übrig. Diese Nullpunktbewegung wird erklärt durch die Heisenbergsche Unschärferelation, ein elementares Prinzip der Quantenmechanik.

Historische Notizen

Einer der ersten, der versuchte, den absoluten Nullpunkt zu bestimmen, war Guillaume Amontons (1663-1705). Er maß das Volumen einer Luftmenge bei 0 °C und 100 °C. Als sich herausstellte, dass Luft, die von 0 auf 100 Grad erhitzt wurde, immer den gleichen Expansionsgrad aufweist, konnte er diese nach unten ausdehnen. Dabei stellte er fest, dass, wenn sich die Luft beim Abkühlen entlang derselben Linie zusammenziehen würde, bei einer Temperatur von 240 Grad Celsius theoretisch ein Volumen von Null erreicht würde. Er lag also nur 33,15 Grad daneben.

Louis Gay-Lussac (1778-1850) erreichte -273 °C.[Quelle?] Er veröffentlichte 1802 eine Arbeit über die absolute Temperaturskala.

Lord Kelvin schrieb Auf einer absoluten thermometrischen Skala im Jahr 1848. Er berechnete die absolute Temperatur, durch die umkehren von der nehmen Ausdehnungskoeffizient Luft bei 0 °C, enthält 0,00366 K−1 beläuft sich auf. Der Kehrwert davon ist 1/0,00366 = 273,22 K. Kelvin hat damit festgestellt, dass auf dem damaligen Luftthermometer eine Temperatur von 0 °C, die Temperatur, bei der Eis schmilzt, 273,22 Kelvin über dem absoluten Nullpunkt liegt; mit anderen Worten, der absolute Nullpunkt liegt bei −273,22 °C. Nachfolgende Versuche haben noch genauere Werte ergeben.

Besondere Eigenschaften

Materie erhält bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt ganz besondere Eigenschaften, wie z Supraleitung. Helium wird super flüssig. Im Jahr 2003 gelang es einer Gruppe von Wissenschaftlern, Massachusetts Institute of Technology (MIT) um eine Temperatur von weniger als 500 Picokelvin (= weniger als 0,000 000 000 500 K = 500 x 10−12). Diese Temperatur wurde erreicht, als a Bose-Einstein-Kondensat von Natriumatome.

Abkühlung auf den absoluten Nullpunkt

Absoluter Nullpunkt ist die niedrigste theoretisch mögliche Temperatur. Es schien unmöglich, diese Temperatur zu erreichen, aber am 4. Januar 2013 haben Wissenschaftler der Universität München in einem Testaufbau sogar eine Temperatur gemessen unter dem absoluten Nullpunkt, nämlich minus eins nanoKelvin.[2]

Absoluter Nullpunkt kann angenähert werden mit Boyle . Gerät. Die Mikro- und Nano-Kelvin-Temperaturskalen werden durch die Verwendung von Laserkühlung. In diesen Temperaturbereichen wird die Temperatur nicht mehr direkt gemessen, sondern aus der Geschwindigkeitsverteilung der Partikel abgeleitet.

Siehe auch