Nedir Bu Mutlak Sıfır Denilen Şey?

Mutlak sıfır; bir maddenin, atomlarının hareketinin duracağı kadar soğuk olduğu hayali bir noktadır. Mutlak sıfıra ulaşmak imkânsız olabilir. Ulaşılsa bile bunu bilemeyebiliriz, çünkü onu ölçecek bir termometre henüz yok. Ona ulaşamasak bile çok yakınlarında geziniyoruz bu arada…

Bir şeyin sıcaklığını ölçerken aslında ölçtüğümüz şey, onu oluşturan par­çacıkların ortalama enerjisidir. Sıcaklık parçacıkların ne kadar hızlı titreştiğini ya da dolaştığını gösterir. Bir gazda ya da sıvıda moleküller her yöne gitmekte serbesttir ve sık sık birbirleriyle çarpışırlar. Dolayısıyla sı­caklık parçacıkların ortalama hızlarıyla ilgili bir şeydir. Katılarda atomlar, elektronik bağlarla bir arada tutulan ve legolara benzeyen kafes gibi bir yapıda sabittir. Isındığında atomların enerjisi artar ve bulundukları yerde, tıpkı jöle gibi daha çok titreşmeye başlarlar.

Mutlak Sıfır

Bir madde soğutulduğunda atomlarının hareketi yavaşlar. Gazda hızları düşer; katıda titreşimleri azalır. Sıcaklık ne kadar düşerse, atomların ha­reketi de o kadar yavaşlar. Öyleyse belli bir noktada durmaları gerekir. Bu varsayımsal durma noktasına mutlak sıfır denir.

Mutlak sıfır fikri 18. yüzyılda sıcaklık ve enerjinin gösterildiği bir grafiğin sı­fıra doğru uzatılmasıyla fark edilmiştir. Enerji sıcaklıkla birlikte artar. Bu iki niceliği birbirine bağlayan doğrusal grafik, enerjinin sıfırlandığı sı­caklığı bulmak için geriye doğru uzatılabilir. Böyle yapıldığında -273,15 derece Celsius’a ulaşılır.

On dokuzuncu yüzyılda Lord Kelvin mutlak sı­fırdan başlayan yeni bir sıcaklık ölçeği önerdi. Kelvin’in ölçeği, aslında Celsius ölçeğinin yana kaydırılmışıydı. Celsius’ta su 0 derecede donarken Kelvin’de 273 derecede donar, Celsius’ta 100 derecede kaynarken Kelvin’de 373 derecede kaynar.

Belli bir basınç ve sı­caklıkta, hem su hem buhar hem de buz aynı anda bulunabilir. “Suyun üçlü noktası” olarak bilinen bu sıcaklık 273,16 kelvin (0,01° Celsius) kabul edil­miş, Kelvin ölçeği buna göre sabitlenmiştir. Günümüzde bilim insanlarının çoğu sıcaklık ölçümlerinde Kelvin ölçeğini kullanır.

Sıcaklık yükseldikçe düşer. Uzaya çıkılırsa, orası daha da soğuktur. Ancak, uzayın derinliklerinde, en boş olduğu bölgelerdeki atomların bile sıcaklığı mutlak sıfırdan birkaç derece yukarıdadır. Şu ana değin Evren’de saptanan en soğuk bölge, Bumerang nebulasında mutlak sıfırın yalnızca bir derece üstünde olan karanlık bir gaz bulutudur.

Bumerang nebulası

Bu nebulanın dışında, bütün uzayda ortam sıcaklığı görece ılık; 2,7 kelvindir. Bu ılıklığın nedeni kozmik mikrodalga arkaplan ışımasıdır. Yani Büyük Patlama’dan kalan ve bütün uzayı kaplayan ısı. Bundan daha soğuk olması için bu arkaplan sıcaklığının engellenmiş olması ve atomların kendilerinde arta kalan ısıyı da yitirmiş olması gerekir. Dolayısıyla pratik olarak uzayın herhangi bir bölgesinin mutlak sıfır sıcaklığında olması düşünülemez.

Laboratuvar ortamında Evren’den bile daha düşük sıcaklıklara geçici olarak ulaşılmış olsa bile mutlak sıfır soyut bir düşüncedir. Ne kadar çalışırlarsa çalışsınlar, bilim insanları gerçekte mutlak sıfıra kesinlikle ulaşamayacaklarını bilirler.

Neden böyle olmak zorundadır? Çünkü her şeyden önce kendi sıcaklığı mutlak sıfır olmayan bir termometre ölçüm sırasında sistemi bozacaktır. İkinci olarak, böylesi düşük enerjilerde sıcaklık ölçümü yapmak başlı başına zordur, çünkü süper iletkenlik ve kuantum mekaniği gibi birtakım başka et­kiler araya girer ve atomların hareketlerini ve hallerini etkiler. Dolayısıyla o sıcaklığa ulaşıp ulaşmadığımızdan hiçbir zaman emin olamayız.

Mutlak sıfır için belki de “orada öyle bir yer yok” demek en doğrusudur.

Kaynak: Gerçekten Bilmeniz Gereken 50 Fizik Fikri – Joanne Baker

Matematiksel

Sibel Çağlar

Kadıköy Anadolu Lisesi, Marmara Üniversitesi, ardından uzun süre özel sektörde matematik öğretmenliği, eğitim koordinatörlüğü diye uzar gider özgeçmişim…Önemli olan katedilen değil, biriktirdiklerimiz ve aktarabildiklerimizdir bizden sonra gelenlere...Eğitim sisteminin içinde bulunduğu çıkmazı yıllarca iliklerimde hissettikten sonra, peki ama ne yapabilirim düşüncesiyle bu web sitesini kurmaya karar verdim.Amacım bilime ilgiyi arttırmak, bilimin özellikle matematiğin zihin açıcı yönünü açığa koymaktı.Yolumuz daha uzun ve zorlu ancak en azından deniyoruz.

İlgili Makaleler

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

Başa dön tuşu
Kapalı