View Full Version : zero assoluto
serbring
17-09-2005, 15:50
Il mio professore di termodinamica, disse una volta a lezione che è praticamente impossibile raggiungere lo zero assoluto, e allora com'è possibile definire lo zero assoluto? In che modo si può raggiungere temperature prossime allo zero assoluto?
CioKKoBaMBuZzo
17-09-2005, 16:42
bhè non bisogna per forza provare fisicamente...ci sono metodi indiretti per sapere cose di questo genere...
con l'elio liquido si arriva a 3-4 kelvin :)
Topomoto
17-09-2005, 17:04
Il mio professore di termodinamica, disse una volta a lezione che è praticamente impossibile raggiungere lo zero assoluto, e allora com'è possibile definire lo zero assoluto? In che modo si può raggiungere temperature prossime allo zero assoluto?
Se non ricordo male, riguarda il terzo principio della termodinamica.
reynolds
17-09-2005, 17:49
ciao ragazzi..sono un nuovo iscrittto .. molto interessato alle questioni scientifiche ( ed è per questo che ho cercato il vostro forum).
Vorrei dire anche io quello chje mi sembra di ricordare dal corso di fisica tecnica sullo zero assoluto.
Per quello che ne so la temertaura non è altro che una misura dell' ageitazione termica delle molecole. quindi lo zero assoluto non è altro che la temperatura alla quale tutte le molecole sono ferme...
ditemi se ho torto o ragione...
ciao ciao
quindi lo zero assoluto non è altro che la temperatura alla quale tutte le molecole sono ferme...
In fisica classica basta questo ;)
In fisica quantistica "fermo" viola il principio di indeterminazione e quindi si parla di "stato fondamentale" per tutti gli atomi, cioè stato a minima energia.
Il fatto che non sia raggiungibile è abbastanza semplice: la minima perturbazione (basta l'irraggiamento del contenitore) è sufficiente a influenzare il sistema, aumentandone la temperatura.
reynolds
17-09-2005, 18:31
a già mi sono dimenticato del nostro amico heiseberg( si scrive cosi??)
grazie della precisazione..
ps: ma il gatto alla fine è vivo o morto?? :D
ciao ragazzi..sono un nuovo iscrittto .. molto interessato alle questioni scientifiche ( ed è per questo che ho cercato il vostro forum).
Scusa, ma il tuo nick è scelto a caso? Sai, il numero di Reynolds è un parametro molto importante nello studio dei flussi :)
http://it.wikipedia.org/wiki/Numero_di_Reynolds
ps: ma il gatto alla fine è vivo o morto?? :D
Precisiamo: il gatto è quello di Schrodinger :D
ps: ma il gatto alla fine è vivo o morto?? :D
[OT]
Soluzione semplice: chissenefrega, apri e controlli :D
Soluzione difficile: (molti mondi ON) la decoerenza ha già causato lo split della funzione d'onda (split che si propaga nell'ambiente), quindi quando apri la scatola il gatto è già morto o vivo; inoltre gli stati sovvraposti (vivo + morto) sono esclusi entropicamente perchè la loro probabilità è praticamente nulla (misura nello spazio degli stati trascurabile) :p
serbring
17-09-2005, 19:36
Se non ricordo male, riguarda il terzo principio della termodinamica.
ah è vero, non me lo ricordavo.Ho cercato in rete una dimostrazione ma non'ho trovato gran che. Poi ci perdo più termpo.
Il mio professore di termodinamica, disse una volta a lezione che è praticamente impossibile raggiungere lo zero assoluto, e allora com'è possibile definire lo zero assoluto? In che modo si può raggiungere temperature prossime allo zero assoluto?
non è impossibile, basta che il cavaliere d'oro dell'Acquario lanci l'"aurora execution" (sacro aquarius nell'adattamento italiano). :sofico:
Comunque credo che in teoria sia possibile, come è stato scritto si intende zero assoluto quando non c'è più movimento molecolare (o qualcosa del genere), solo che per ottenerlo bisognerebbe avere un "contenitore" che possa rappresentare un sistema isolato, niente contatti con altri corpi (nemmeno con l'aria), niente irraggiamento solare, niente onde elettromagnetiche... credo che anche la forza di gravità sarebbe un problema.
^TiGeRShArK^
17-09-2005, 22:58
Se non sbaglio con delle tecniche di confinamento inerziale (si kiamano ks?:confused: boh?) che sfruttano dei laser si riescono a portare degli atomi a pochi miliardesimi di grado sopra lo zero assoluto....
sempre se non mi sto confondendo in questo modo si è riusciti a creare dei condensati di Bose-Einstein.
Il mio professore di termodinamica, disse una volta a lezione che è praticamente impossibile raggiungere lo zero assoluto, e allora com'è possibile definire lo zero assoluto? In che modo si può raggiungere temperature prossime allo zero assoluto?
si arriva a qualche milionesimodi kelvin usando unaproprietàmagneticadi alcuni materiali che durante un ciclo di isteresi assorbono o cedono calore ,imnsho
serbring
17-09-2005, 23:53
si arriva a qualche milionesimodi kelvin usando unaproprietàmagneticadi alcuni materiali che durante un ciclo di isteresi assorbono o cedono calore ,imhao
capperola ci siamo quasi allora....
VegetaSSJ5
18-09-2005, 00:01
ragazzi ma cosa succede ad un materiale che si trova alla temperatura 0 K? o anche alla temperatura di qualche milionesimo di kelvin che noi oggi riusciamo a riprodurre?
ragazzi ma cosa succede ad un materiale che si trova alla temperatura 0 K? o anche alla temperatura di qualche milionesimo di kelvin che noi oggi riusciamo a riprodurre?
si entra inun campo dove la materia assumere anche altri stati e dove i materiali hanno delle proprietà che a temperatura ambiente non hanno,
^TiGeRShArK^
18-09-2005, 00:14
ragazzi ma cosa succede ad un materiale che si trova alla temperatura 0 K? o anche alla temperatura di qualche milionesimo di kelvin che noi oggi riusciamo a riprodurre?
milionesimo niente di tnt particolare credo...
miliardesimo, km ho detto prima, la materia si organizza in un condensato di Bose-Einstein.....
VegetaSSJ5
18-09-2005, 00:16
per kaioh e tigershark per favore potete chiarirvi meglio? sono totalmente ignorante in fisica e sentirmi dire "condensato di bose-einstein" mi fa accapponare la pelle... :(
per kaioh e tigershark per favore potete chiarirvi meglio? sono totalmente ignorante in fisica e sentirmi dire "condensato di bose-einstein" mi fa accapponare la pelle... :(
il condensato di Bose-Einstein è uno dei vari stati della materia dove un gruppo di atomi vicini( e pure molecole mi sembra) assumono tutte lo stesso stato quantico
si arriva a qualche milionesimodi kelvin usando unaproprietàmagneticadi alcuni materiali che durante un ciclo di isteresi assorbono o cedono calore ,imnsho
So che si usano anche tecniche molto "strane", ad esempio si usa il raffreddamento laser, che rallenta le molecole "sparando" dei fotoni in direzione contraria al loro moto, "Sisifo cooling" dove si fanno salire le molecole su per un potenziale e poi si "buttano" giù sfruttando ancora il laser...
Se non sbaglio con delle tecniche di confinamento inerziale (si kiamano ks?:confused: boh?) che sfruttano dei laser si riescono a portare degli atomi a pochi miliardesimi di grado sopra lo zero assoluto....
sempre se non mi sto confondendo in questo modo si è riusciti a creare dei condensati di Bose-Einstein.
sempre con il confinamento inerziale ci sono progetti per confinare il plasma di una eventuale reazione di fusione controllata. E' un'alternativa del confinamento elettromagnetico :D
il condensato di Bose-Einstein è uno dei vari stati della materia dove un gruppo di atomi vicini( e pure molecole mi sembra) assumono tutte lo stesso stato quantico
ma cazzo, a scuola ti insegnano i 3 stati della materia, poi io ho aggiunto il quarto (plasma) e adesso mi dite che c'è pure un quinto? ma lol :asd:
fanculo a scuola ti dicono un terzo della realtà :asd:
allora ditemi tutti i vari stati della materia và
solido, liquido, gas, plasma... poi c'è il Bose-Einstein? e dopo c'è altro? :D
solido, liquido, gas, plasma... poi c'è il Bose-Einstein? e dopo c'è altro? :D
Plasma di quark (altissime temperature e pressioni)
Gas degenere (nane bianche e stelle di neutroni): tutte le particelle occupano uno stato ben preciso (come vicino allo zero assoluto) e il principio di esclusione di Pauli impedisce un'ulteriore compressione. La pressione che lo impedisce si chiama pressione degenere.
Mi ricordo questi due. Magari ce ne sono altri :D
Mi ricordo ai tempi dell'Università, che il professore ci parlava di fasi e transizioni di fase: le fasi classiche (liquido, solido e gassoso) se non sbaglio corrispondo a regioni particolari nello spazio dei valori dei parametri termodinamici (mettiamoci nel caso di sostanza pura in contenitore isolato per semplificare la vita). Le transioni di fase corrispondevano ai confini di queste regioni: penso che in generale siano iper-superfici, ma nel caso semplice sono curve nel piano T-p (o T-V, o ...): in questi punti del grafico la derivata prima di (alcune ???) funzioni di stato termodinamiche ha una discontinuità...
Poi sempre il professore ci ha accennato che nel caso di transizioni tipo fluido-superfluido e conduttore-superconduttore avevamo una discontinuità delle derivate seconde... forse è questo il caso dei condensati di B.-E.
Ci sarebbe il discorso della statistica cui obbediscono le particelle che da' il nome allo stato... però mi fermo qui perchè ho paura di aver scritto già alcune fesserie...
Banus? Christina? Aiutino? :stordita: :D :D :D
reynolds
18-09-2005, 15:34
rispondo a chi mi ha chiesto se il mio nick era stato scritto a caso..
No, hai ragione, mi riferivo proprio a quel Reynolds ( Osborne, non Burt).. sai com'è a furia di studiare fluidodinamica 1 e di non passarla... certa cente ce l'hai stampata in testa... e come nick non era il massimo Navier-Stokes?? :D
VegetaSSJ5
18-09-2005, 17:57
il condensato di Bose-Einstein è uno dei vari stati della materia dove un gruppo di atomi vicini( e pure molecole mi sembra) assumono tutte lo stesso stato quantico
ma allora lo fai apposta!!! :cry:
serbring
18-09-2005, 17:59
rispondo a chi mi ha chiesto se il mio nick era stato scritto a caso..
No, hai ragione, mi riferivo proprio a quel Reynolds ( Osborne, non Burt).. sai com'è a furia di studiare fluidodinamica 1 e di non passarla... certa cente ce l'hai stampata in testa... e come nick non era il massimo Navier-Stokes?? :D
:D Navier-Stokes, fa più scena...oppure se cerchi una cosa meno pronunciabile potresti optare per Rayleigh no?
^TiGeRShArK^
18-09-2005, 19:24
Plasma di quark (altissime temperature e pressioni)
Gas degenere (nane bianche e stelle di neutroni): tutte le particelle occupano uno stato ben preciso (come vicino allo zero assoluto) e il principio di esclusione di Pauli impedisce un'ulteriore compressione. La pressione che lo impedisce si chiama pressione degenere.
Mi ricordo questi due. Magari ce ne sono altri :D
ehm....
le nane bianche nn c'entrano con le stelle di neutroni....
Le prime sono si stelle molto dense ma la materia, x quanto densa è ancora ulteriormente comprimibile...
invece nelle stelle di neutroni, a causa dell'immensa forza gravitazionale, gli elettrono sono penetrati all'interno dei protoni, trasformando appunto tutta la materia in neutroni ed eliminando gli spazi atomici.
Questa è appunto la forma più densa di materia esistente (eccettuato quello ke c'è oltre il raggio di schwarzchild ovviamente! :D)
ehm....
le nane bianche nn c'entrano con le stelle di neutroni....
C'entra che in entrambi i casi si ha un gas degenere, in un caso di elettroni, nell'altro caso di neutroni ;)
Ovviamente nel caso della stella di neutroni la densità e la pressione è ordini di grandezza superiore. Inoltre all'interno delle stelle di neutroni probabilmente c'è un gas degenere di particelle pesanti (che in quelle condizioni sono stabili).
Ma quindi...
Solido --> liquido --> gas --> plasma --> plasma di quark --> gas degenere ?
e il condensato di bose-einestein dove lo mettiamo? :mbe: :help:
Solido --> liquido --> gas --> plasma --> plasma di quark --> gas degenere ?
temperatura ----> condensato di bose-einstein - solido - liquido - gas - plasma
pressione ----> condensato di bose-einstein - solido,... - gas degenere
Ad altissime pressioni e temperature abbiamo plasma di quark. A temperature più basse gas degenere di quark (ex. quarkonio o strangionio) :p
^TiGeRShArK^
19-09-2005, 14:26
C'entra che in entrambi i casi si ha un gas degenere, in un caso di elettroni, nell'altro caso di neutroni ;)
Ovviamente nel caso della stella di neutroni la densità e la pressione è ordini di grandezza superiore. Inoltre all'interno delle stelle di neutroni probabilmente c'è un gas degenere di particelle pesanti (che in quelle condizioni sono stabili).
yes...
mi aveva tratto in inganno quest'affermazione:"il principio di esclusione di Pauli impedisce un'ulteriore compressione" ke avevo interpretato male ;)
Mi ricordo ai tempi dell'Università, che il professore ci parlava di fasi e transizioni di fase: le fasi classiche (liquido, solido e gassoso) se non sbaglio corrispondo a regioni particolari nello spazio dei valori dei parametri termodinamici (mettiamoci nel caso di sostanza pura in contenitore isolato per semplificare la vita). Le transioni di fase corrispondevano ai confini di queste regioni: penso che in generale siano iper-superfici, ma nel caso semplice sono curve nel piano T-p (o T-V, o ...): in questi punti del grafico la derivata prima di (alcune ???) funzioni di stato termodinamiche ha una discontinuità...
Poi sempre il professore ci ha accennato che nel caso di transizioni tipo fluido-superfluido e conduttore-superconduttore avevamo una discontinuità delle derivate seconde... forse è questo il caso dei condensati di B.-E.
In realta' questo e' un tentativo di distinzione fatto da parte di Ehrenfest ma oramai superato. Oggi le transizioni di fase del primo ordine sono quelle nelle quali si ha calore latente e una situazione intermedia nel passaggio tra le due fasi (ad esempio lo sono i casi solido-liquido gas). La transizione di b-e e superfluida sono di secondo ordine. Poi ci sono transizioni particolari ma non di fase come la "glass transition" in molti polimeri che li fa sembrare allo stato "solido".
temperatura ----> condensato di bose-einstein - solido - liquido - gas - plasma
pressione ----> condensato di bose-einstein - solido,... - gas degenere
Non mi sovviene come tu possa ottenere un condensato di Bose-einstein solo giocando sulla pressione dato che l'occupazione dei livelli dipende solo da T :confused:
Inoltre non e' che tutti i soliidi possono diventare condensati di B-E anzi...
ma allora lo fai apposta!!! :cry:
Nel condensato di B-E tu non distingui singolarmente i tuoi atomi perche' come ti hanno detto i numeri quantici (cioe' quiei numeri che definiscono lo stato (o meglio l'autostato) occupato dal tuo j-esimo atomo) sono per tutti gli n atomi gli stessi e quindi i tuoi atomi sono diventati come un "blob" uniforme, non tanti "puntini" separati. Forse cosi' e' piu' chiaro :D
Edit: come scrivo male, spero adesso si capsica meglio :D
Inoltre non e' che tutti i soliidi possono diventare condensati di B-E anzi...
Era per dare una posizione nel grafico PT, solo che l'impaginazione su questo forum è un'impresa e ho optato per le liste :p
I condensati andrebbero in alto a sinistra (pressioni non troppo alte, temperature bassissime).
Ok, cmq precisiamo che non tutta la materia puo' avere questa transizione, ma solo i liquidi bosonici (ovvero aventi spin intero)
Ok, cmq precisiamo che non tutta la materia puo' avere questa transizione, ma solo i liquidi bosonici (ovvero aventi spin intero)
Vale a dire in genere formati da atomi composti da un numero pari di fermioni (protoni, neutroni ed elettroni). In effetti non ci avevo pensato.
Bella lì, un liquido bosonico ha egual numero di protoni, neutroni ed elettroni?
su sto forum si apprendono sempre nuove info :sofico:
Bella lì, un liquido bosonico ha egual numero di protoni, neutroni ed elettroni?
su sto forum si apprendono sempre nuove info :sofico:
No, Banus intendeva "pari" nel senso di "multiplo di due".
No, Banus intendeva "pari" nel senso di "multiplo di due".
Esatto :D
Inizialmente facevo anche io questo errore perchè per gli atomi con numero atomico basso di solito n° protoni = n° neutroni (= n° elettroni per neutralità). Ma di solito non è vero. Infatti gli atomi usati sono in genere Sodio-23 e Rubidio-87; facendo i calcoli si vede che la somma delle particelle è pari (23+11, 87+37).
rispondo a chi mi ha chiesto se il mio nick era stato scritto a caso..
No, hai ragione, mi riferivo proprio a quel Reynolds ( Osborne, non Burt).. sai com'è a furia di studiare fluidodinamica 1 e di non passarla... certa cente ce l'hai stampata in testa... e come nick non era il massimo Navier-Stokes?? :D
:winner:
Un altro motivo per il quale non si può raggiungere 0° K sta nel fatto che una particella immobile ha lunghezza d'onda di De Broglie infinita. Dalla meccanica ondulatoria ciò corrisponde ad avere una particella con la stessa probabilità di trovarsi in qualsiasi punto dell'universo, e questo va contro l'ipotesi che il gas sia contenuto in un volume finito.
C'è un altro stato della materia, scoperto qualche mese fa: è una sorta di condensato di BE ma solido. Similmente all'elio liquido, che in fase condensata presenta viscosità zero, questo solido dimostra attrito zero con qualsiasi materiale.
E poi c'è anche il plasma di quark, o una cosa del genere...
Condensazione di Bose-Einstein.
Innanzitutto questo argomento riguarda solo i bosoni, cioè tutte le particelle con spin intero che sono: le particelle di scambio delle interazioni fondamentali (fotoni, W-, W+, Z, gluoni, gravitoni, bosone di Higgs), i mesoni(quark+antiquark danno spin 0), e gli isotopi di atomi nei quali la somma di tutti gli spin è un numero intero(rubidio-87, ecc).
La ragione di ciò sta nel fatto che queste particelle hanno funzione d'onda simmetrica, e ciò determina che possono esistere più particelle nello stesso stato quantico.
A questo punto, è lecito ricordarlo, tutte le particelle non possono essere considerate come oggetti puntiformi o comunque come entità esistenti in un punto preciso dello spazio. Esse sono onde di materia(o di probabilità).
A temperature molto basse la statistica di Bose-Einstein prevede che il livello minimo d'energia(livello fondamentale, o energia di punto zero) sia molto più "popoloso" degli altri.
In un volume V, una particella che si trova al livello fondamentale è equiparata ad un'onda tridimensionale che non ha "nodi", cioè, è difficile spiegarlo, è una "cosa" che non ha posizione, anche se si muove. Ha probabilità massima di trovarsi al centro del volume e probabilità zero di trovarsi sulle pareti del contenitore.
Se inseriamo un'altra particella in quello stato quantico, non noteremo alcuna differenza, cioè, avremmo la stessa probabilità(grande) di trovare "qualcosa" al centro, e una probabilità(piccola) di trovare "qualcosa" ai bordi. Ovvio che la massa del sistema sarà raddoppiata, così come il suo contenuto di energia, ma se pensiamo ad un condensato formato da milioni di particelle, sarebbe come avere sempre una singola megaparticella fatta di milioni di piccoli pezzi saldati tra loro.
E' un argomento abbastanza contorto; per esempio, nella realtà, un condensato vero contiene sempre una parte di particelle "non condensate", cioè a livelli energetici superiori, anche se abbassassimo la temperatura fino al limite inferiore(che non è lo zero assoluto, se il volume è finito).
Un altro motivo per il quale non si può raggiungere 0° K sta nel fatto che una particella immobile ha lunghezza d'onda di De Broglie infinita.
Si però attenzione: che una particella immobile ha lunghezza d'onda di De Broglie infinita è vero, però a 0K le particelle non sono immobili, hanno una energia residua detta energia di punto zero quindi la loro lunghezza d'onda non è infinita.
La temperatura indica proprio l'energia cinetica.
L'energia di punto zero per definizione non può provocare T=0.
Teoria cinetica dei gas: (mv^2)/2=(3/2)kT
Teoria cinetica dei gas: (mv^2)/2=(3/2)kT
Sì, ma quella formula si applica solo a livello classico.
La temperatura indica proprio l'energia cinetica.
L'energia di punto zero per definizione non può provocare T=0.
Teoria cinetica dei gas: (mv^2)/2=(3/2)kT
Però non puoi usare modelli classici per casi quantistici.
T=0 non significa E=0 ma significa "sistema nello stato fondamentale" ovvero, siccome il sistema è quantistico, E>0.
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