Absoluut nulpunt

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken

Het absolute nulpunt is de temperatuur van 0 kelvin. Deze temperatuur staat gelijk aan -273,15°C[1] en -459,67°F.

Atomen gaan langzamer trillen naarmate de temperatuur lager wordt. Bij het absolute nulpunt, wordt vaak geleerd, zouden de atomen volledig stilstaan. Vanuit het oogpunt van de klassieke mechanica is dat juist, maar vanuit het oogpunt van de kwantummechanica is dat niet juist: er blijft altijd nog een nulpuntsbeweging over. Deze nulpuntsbeweging wordt verklaard door de onzekerheidsrelatie van Heisenberg, een elementair principe van de kwantummechanica.

Koelen tot bij het absolute nulpunt[bewerken]

Het absolute nulpunt is de laagste temperatuur die theoretisch mogelijk is. Het leek onmogelijk deze temperatuur te bereiken, maar sinds 4 Januari 2013 heeft Ulrich Schneider, natuurkundige aan de Universiteit van München, het absolute nulpunt bereikt. Sterker nog, kouder dan het absolute nulpunt, namelijk tot min één nano-Kelvin (dit is één miljardste deel van 1 graad Celsius)[2].

Het absolute nulpunt is bijvoorbeeld te benaderen met het toestel van Boyle. De micro- en nanokelvintemperatuurschaal wordt bereikt door gebruik te maken van laserkoeling. In deze temperatuursgebieden wordt de temperatuur niet meer rechtstreeks gemeten, maar afgeleid uit de snelheidsdistributie van de deeltjes. Deze verdeling is een Maxwell-Boltzmann-verdeling.

Historische notities[bewerken]

Een van de eersten die het absolute nulpunt probeerde te bepalen, was Guillaume Amontons (1663 - 1705). Hij mat het volume van een hoeveelheid lucht bij 0 °Celsius en bij 100 °Celsius. Toen bleek dat lucht die van 0 tot 100 graden wordt verwarmd altijd hetzelfde percentage uitzetting vertoont, kon hij dat naar beneden doortrekken. Daarmee stelde hij vast, dat, als de lucht bij afkoeling volgens dezelfde lijn zou inkrimpen, dan theoretisch een volume van nul zou worden bereikt bij een temperatuur van -240 graden Celsius. Hij zat er dus slechts 33,15 graden naast.

Louis Gay-Lussac (1778 – 1850) kwam op −273 °C.[bron?] Hij publiceerde in 1802 een werk over de absolute temperatuurschaal.

Lord Kelvin schreef On an Absolute Thermometric Scale in 1848. Hij berekende de absolute temperatuur, door de omgekeerde te nemen van de uitzettingscoëfficiënt van lucht bij 0 °C, die 0,00366 K-1 bedraagt. Het omgekeerde hiervan is 1/0,00366 = 273,22 K. Kelvin stelde zo vast dat op de luchttermometer van die tijd een temperatuur van 0 °C, de temperatuur waarbij ijs smelt, 273,22 kelvin boven het absolute nulpunt ligt; met andere woorden, dat het absolute nulpunt bij -273,22 °C ligt. Latere experimenten hebben nog nauwkeuriger waarden opgeleverd.

Bijzondere eigenschappen[bewerken]

Materie krijgt bij temperaturen in de buurt van het absolute nulpunt zeer speciale eigenschappen zoals supergeleiding. Helium wordt supervloeibaar. In 2003 lukte het een groep van wetenschappers aan het Massachusetts Institute of Technology (MIT) om een temperatuur te bereiken van minder dan 500 picokelvin (= minder dan 0,000 000 000 500 K = 500*10-12). Deze temperatuur werd bereikt bij de vorming van een Bose-Einsteincondensaat van natriumatomen.

Zie ook[bewerken]

Bronnen, noten en/of referenties