На шкале, если мы делаем термометр сами, мы первым долгом отметим две основные точки. Опустим металлический шарик ртутного термометра в замерзшую воду и отметим нуль. Затем переведем его в воду кипящую. И появится вторая отметка — сто градусов. Значит, термометр будет со шкалой Цельсия. Расстояние между этими метками аккуратно разобьем на сто равных частей. И отложим их в обе стороны. И вверх от ста градусов и вниз от нуля. Вверх откладываем смело две тысячи, пять тысяч, десять тысяч градусов — пока шкалы хватит.
А вот вниз от нуля так далеко путешествовать не придется. Там лежит таинственная температурная точка, носящая название — абсолютный нуль.
Какие бы шкалы мы ни выдумывали, на сколько бы частей ни делили расстояния между основными точками температурной шкалы, ниже абсолютного нуля нам пойти не удастся. Эта температура предельная, практически недостижимая. Мы знаем в физике несколько таких величин. Скорость света, например, триста тысяч километров в секунду — большей не существует.
И температур ниже, чем минус двести семьдесят три градуса по Цельсию, тоже не может быть. Это и есть абсолютный нуль —273 °C, точнее —273,16 °C.
Нагревать тела можно сколько угодно. А вот охлаждать…
Миллионы, десятки, сотни миллионов градусов выше нуля. И только двести семьдесят три — ниже! Заграждение, порог. За ним нет ничего.
Зато при подходе к этому порогу происходят разные превращения веществ. И жидкости и газы замерзают, превращаются в тела твердые. И еще другие чудесные вещи происходят вблизи абсолютного нуля.
Вот об этих чудесах, а также о том, как получают сверхнизкие температуры и для чего они нужны, мы и собираемся поговорить. Мы хотим совершить путешествие по шкале температур. Начать от самого обычного нуля Цельсия. А закончить путешествие где-то вблизи абсолютного нуля. У той самой температуры, куда уже добрались ученые. А отличается она от абсолютного нуля всего лишь на одну тысячную градуса. Таким образом, мы подойдем к абсолютному нулю вплотную, побываем в замке самой снежной из всех Снежных Королев!
Когда тепло, а когда холодно
Мир, окружающий нас, бесконечный и разнообразный. Чего только здесь нет: звезды, воздух, солнце, камни, вода, дома, машины, самолеты, всевозможные предметы нашего быта, одежды…
Можно перечислять целыми часами, вспоминать тысячи названий.
А вот физики разбили все, что нас окружает, на три категории: твердые тела, жидкости, газы. И все предметы разошлись, все оказались на своих местах.
Правда, как мы сейчас увидим, тела часто перескакивают из одной такой категории в другую. И даже весьма успешно. Но это как раз связано с нашим путешествием по шкале температур.