Третият закон на термодинамиката доказан чрез намиране на максималната скорост на охлаждане

Накратко: Изследователи от University College London доказват третия закон на термодинамиката, като установяват съществуването на лимит на скоростта на охлаждане, който предотвратява достигането на абсолютната нула. Чрез принципите на квантовата механика е показано, че охлаждането на система е информационен процес, чиято сложност прави невъзможно постигането на абсолютна нула за краен период от време.

ЧУЙ СТАТИЯТА:

 

Credit: Cycration/Shutterstock
Credit: Cycration/Shutterstock

Третият закон на термодинамиката е отговорен за определянето на абсолютната нула –  възможно най-ниската температура, която може да бъде достигната. Въпреки че концепцията е добре известна, в академичните доклади се провежда интензивен дебат относно това. Възможно ли е температурата да достигне до абсолютната нула в краен брой стъпки, ако ентропията никога не може да достигне до нула?

Нова статия, публикувана в Nature Communications, има за цел да изясни този дебат чрез използване на принципа на квантовата механика. Изследователите от University College London изучавали принципа на непостижимост – невъзможността да се охлади система с краен брой стъпки – и открили, че е възможно да се определи лимит на скоростта на охлаждане, който предотвратява достигане на абсолютната нула.

“Ние показахме, че не можете всъщност да охладите система до абсолютната нула с ограничен размер на ресурсите, и отидохме с една крачка напред”, казва пред IFLScience д-р Луис Масейнс, един от двамата автори. “След това заключихме, че е невъзможно да се охлади система до абсолютна нула в крайно време и установихме връзка между времето и най-ниската възможна температура. Това е скоростта на охлаждане.”

Скоростта на охлаждане не е универсална (като скоростта на светлината), но зависи от скоростта на звука в околната среда и колко бързо енергията може да се внася в нея.

Решението идва от света на квантовата информация. Основният извод от изследването е, че на процеса на охлаждане може да се гледа като на изчисление. Една по-хладна система има по-ниска енергия и може да се организира в по-малко състояния. Така че в една система с много енергия, частиците могат да бъдат организирани в много различни конфигурации. По някакъв начин има доста неяснота, тъй като не може да е сигурно в какво състояние са тези частици. При абсолютната нула, човек знае точно как изглежда системата.
“Мислейки в тези условия, задачата на охлаждане е информационен проблем и нашата основна цел е да се разбере сложността ѝ”, добавя Масейнс.

Тази информационна теория е тясно свързана с втория закон на термодинамиката, където квантова информация вече е била успешно използвана за доказване на различни версии. Но третият закон не е толкова праволинеен.

Това извеждане на третия закон може да има някои технологични приложения, но изследователите подчертават, че неговата теоретична стойност в момента е много по-важна.

“Ние получихме ограничение на скоростта за охлаждане и тя е много, много висока”, казва пред IFLScience съавторът проф. Джонатан Опенхайм. “Технологията в момента изобщо не се доближава до ограничението на скоростта. Въпреки че дава някакви рамки за конкретни охлаждащи машини.”

Изследването е подобно на откриването на скоростта на светлината. Знанието, че има ограничение, е важно, дори и ако сме много далече от него.

 

Превод: Гергана Димитрова

Източник: IFLS

Живейте по-добре с наука!

  • Развийте критично мислене и изградете защита срещу дезинформация.

  • Придобийте ключови умения за по-добър живот с нашите курсове във формат текст, видео и аудио.

  • Открийте новостите и иновациите в медицината.

  • Само 3 минути дневно са достатъчни, за да трансформирате живота си!

  • Всеки месец ви очаква нов брой с увлекателни статии по биология, космос, технологии, история, медицина и много други.

Изживейте науката навсякъде и по всяко време, като я четете на най-удобното за вас устройство.

 
Годишен абонамент
ВИЖ ПОВЕЧЕ
  • Безкрайно знание - списание, видеа, аудио, книги и т.н.
  • Достъп от всякъде
  • Социална мрежа за знание с хора като вас.

Създадохме платформа, която предлага курсове и ръководства, насочени към решаването на житейски предизвикателства чрез научно обосновани методи. Тя не само подпомага личностното развитие, но и предоставя ценни знания за водене на по-здравословен, успешен и пълноценен живот. Благодарение на научния подход, потребителите ще имат възможност да подобрят своето благосъстояние и да постигнат по-високо качество на живот.

БГ Наука
Powered by  GDPR Cookie Compliance
Правила на поверителност

Използваме „бисквитки“, за да персонализираме съдържанието и рекламите, да предоставяме функции на социални медии и да анализираме трафика си. Също така споделяме информация за начина, по който използвате сайта ни, с партньорските си социални медии, рекламните си партньори и партньори за анализ.

Можете да коригирате всички настройки на „бисквитките“, като отворите разделите вляво.