Ich habe gelesen, dass Helium unter Normaldruck nicht am absoluten Nullpunkt gefriert.
Wie könnte dies möglich sein, da der absolute Nullpunkt die niedrigste erreichbare Temperatur ist und bei dieser Temperatur alle zufälligen Bewegungen des Atoms aufhören?
Sollten die Atome nicht einfach aufhören zu vibrieren und sich sofort verfestigen? Warum besitzen sie am absoluten Nullpunkt kinetische Energie?
Sie wurden von der Idee in die Irre geführt, dass Temperatur ein Maß für Energie ist. Während dies bei hohen Temperaturen ungefähr zutrifft, ist es bei niedrigen Temperaturen nicht korrekt. Die Temperatur ist eigentlich ein Maß für die Entropie; die Ableitung der Entropie nach der inneren Energie bei konstanter Teilchenzahl und konstantem Volumen ist die inverse Temperatur. Bei sehr niedrigen Temperaturen werden quantenmechanische Effekte wichtig, und selbst am absoluten Nullpunkt (0 K) haben die Teilchen Energie, die als Nullpunktbewegung bekannt ist. Bei Helium ist diese Nullpunktbewegung groß genug, um zu verhindern, dass die Atome als Festkörper zusammenkleben – es bleibt flüssig. Oberhalb von etwa 3,2 MPa wird Helium-3 bei hohem Druck fest. Bei Helium-4 wird es oberhalb von ~2,5 MPa fest. http://ltl.tkk.fi/research/theory/helium.html
Der Schlüsselpunkt hier ist folgender: Der Beitrag der Nullpunktsenergie ist siebenmal größer als die Tiefe des anziehenden Potentials zwischen zwei He(4)-Atomen. Daher reicht die Nullpunktsenergie aus, um jede kristalline Struktur von He(4) zu zerstören, die das Material sonst bilden würde.
Eine strengere Antwort finden Sie hier in dieser Antwort .
Bei Es gibt immer noch Nullpunktenergie. Da He sehr leicht und träge ist, reicht die damit verbundene Nullpunktbewegung aus, um eine Erstarrung zu verhindern.
Kinetische Energie bei niedrigerer Temperatur stellt die Bewegung von Teilchen nicht fest, sie kann auf unbedeutende Weise zufällig sein, nicht sichtbar oder schwer zu erklären, aber sie ist nicht bei Null
QuantumBrick
AmeyaS
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