Miksi kylmyydellä on alaraja, mutta kuumuudella ei ylärajaa?

Miksi kylmyydellä on alaraja, mutta kuumuudella ei ylärajaa?

Vastaus

Oikeastaan ei ole ihan selvää, onko lämpötilalla maksimia vai ei, koska lämpötila voidaan ilmeisesti määritellä hieman eri tavoin. Eräs tapa ajatella lämpötilaa on miettiä sitä hiukkasten liikkeen kannalta: mitä kylmempää on, sitä vähemmän hiukkaset värähtelevät, ja mitä lämpimämpää on, sitä tiuhempaa ne liikkuvat - tämän vuoksi kylmempään päin mentäessä aine alkaa muuttua yhä jähmeämmäksi ja tarpeeksi kuumaan tultaessa esimerkiksi atomit hajoavat pienemmiksi hiukkasiksi. Absoluuttinen nollapiste sitten on kohta, missä hiukkaset värähtelevät niin vähän kuin pystyvät - aiemmin luultiin, että ne eivät värähtelisi tällöin ollenkaan, mutta nykytiedon valossa ne vaikuttaisivat värähtelevän kuitenkin hieman. Tietyssä mielessä voisi ajatella, ettei hiukkasten värähtelyllä ole mitään ylärajaa, jolloin mitään absoluuttista lämpötilaakaan olisi.

Yleensä ottaen jonkin systeemin hiukkaset värähtelevät sitä tiuhempaa, mitä enemmän systeemiin syötetään energiaa. Näin siis absoluuttisessa nollapisteessä hiukkassysteemit ovat mahdollisimman energiattomia - tyystin energiattomia niistä ei saa, aivan kuten hiukkasten värähtelyäkään ei voi kokonaan lopettaa. Toisaalta maailmankaikkeudessa ei ole käytettävissä rajattomasti energiaa, joten periaatteessa hiukkasten värähtelyllä ja siksi myös lämpötilalla on absoluuttinen maksiminsa, joka on saavutettu ainoastaan maailmankaikkeuden alkuhetkinä.

Jotta asia ei menisi liian helpoksi, joissakin systeemeissä energian lisääminen vähentääkin hiukkasten värähtelyä - tällöin lämpötilat menevät tavallaan negatiivisiksi, vaikka toiselta kannalta katsottuna ne ovatkin paljon kuumempia kuin positiiviset lämpötilat. Mitäpä tähän voi muuta sanoa kuin että nykyfysiikka on ihmeellistä.

Kommentit (1)
Voidaan ajatella, että kylmyys on lämmön puutetta samalla tavalla, kuin hitaus on nopeu... Voidaan ajatella, että kylmyys on lämmön puutetta samalla tavalla, kuin hitaus on nopeuden puutetta tai pimeys valon puutetta. Noiden asioiden alaraja tarkottaa, että yhtään lämpöä, nopeutta tai valoa ei ole jäljellä.
28.6.2013 12:40 Hessu Höpö 7174

Vastauksesi