Zou je het absolute nulpunt ooit kunnen meten?

Question

Stel, ik heb een thermometer die het zou kunnen meten, zou het dan ooit kunnen? Ik dacht zelf al dat alles op die temperatuur vast is, dus kan je nergens je thermometer instoppen.

 · Accepted Answer

Nee, je kan het absolute nulpunt niet bereiken. Niet volgens de klassieke natuurkunde, maar zeker niet volgens de quantumfysica: je kan de temperatuur wel willekeurig verlagen, maar niet helemaal nul krijgen.
Overigens blijven sommige stoffen nabij het absolute nulpunt vloeibaar. (Je zou wel kunnen betogen dat ze vast zouden zijn als je letterlijk op het absolute nulpunt zit, omdat dan geen enkel atoom meer mag bewegen, maar dat kan dus niet bereikt worden.)
Je kan evengoed wel het absolute nulpunt "meten". Je kan de energie meten, en die terug extrapoleren naar de temperatuur waar ie nul "zou zijn". Een beetje net zoals je ook de hoogte van een berg wel kan meten zonder dat je daadwerkelijk op het topje hoeft te kunnen komen, zal ik maar zeggen.
Overigens hoef je een thermometer niet per se ergens in te stoppen om tempreratuur te kunnen meten. Je kan bijvoorbeeld het spectrum van de zwarte-lichaams-straling opmeten, en daaruit de temperatuur afleiden. Daarvoor maak je slechts gebruik van wat er uit het systeem komt aan licht, maar je stopt er niks in.

Cryofiel · Answer

Je hoeft je thermometer er niet in te stoppen. Je kunt hem er ook tegenaan drukken. Of je stopt de thermometer er al in voordat je het spul afkoelt, en begint daarna pas met koelen.

Maar dat is allemaal het probleem niet. Het probleem is dat niets een temperatuur van het absolute nulpunt kan hebben.

In de quantummechanica kennen we namelijk het onzekerheidsprincipe (van Heisenberg). Dat houdt in dat fundamentele grootheden als plaats, impuls, en ook energie, niet met volledige zekerheid bepaald kunnen worden.

Dit onzekerheidsprincipe is geen beperking aan onze meetapparatuur; het is een kenmerk van de materie. Neem als voorbeeld een elektron. De plaats waar dat elektron zich bevindt, is onzeker vanwege het onzekerheidsprincipe. Wij zijn dan geneigd te denken dat het elektron op één bepaalde plek IS maar dat wij dat niet goed kunnen meten. Het elektron IS dan ergens, maar onze meting is niet 100% nauwkeurig.

Maar zo is het niet. In werkelijkheid kun je niet zeggen dat het elektron ergens IS. Zijn positie is fundamenteel onzeker. Het is "overal een beetje". Wel is het waarschijnlijker dat je het op de ene plek zult aantreffen dan op de andere plek, maar ondanks dat is het altijd "overal een beetje".

Wat heeft dit nu met het absolute nulpunt te maken? Wel, iets met een temperatuur van het absolute nulpunt heeft een thermische energie van nul. Exact nul. En dat mag niet, van het onzekerheidsprincipe.  De energie kán dus niet exact nul worden. Wel heel laag, maar er *moet* onzekerheid zijn, dus exact nul is onmogelijk.

Daardoor kan geen enkel voorwerp, of zelfs maar een elementair deeltje, ooit worden afgekoeld tot exact het absolute nulpunt.

 · Answer

Het is normaal gesproken uitermate lastig om het absolute nulpunt te bereiken, even los van de quantummechanica. Je zult merken dat je steeds meer energie in je installatie moet stoppen om de temperatuur te kunnen verlagen.

Maar er zijn trucks....

Toegevoegd na 8 minuten:
Niet trucks maar trucs...

Toegevoegd na 4 uur:
http://www.volkskrant.nl/vk/nl/2672/Wetenschap-Gezondheid/article/detail/3371825/2013/01/04/Het-kan-kouder-dan-het-absolute-nulpunt.dhtml

Zou je het absolute nulpunt ooit kunnen meten?

Het beste antwoord

Andere antwoorden (2)

Bekijk alle vragen in deze categorieën: