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温度が絶対ゼロに達すると、分子はどうなりますか?

温度が絶対ゼロ(0ケルビン、または-273.15度摂氏0)に達すると、分子の挙動は重要な変化を受けます。

1。分子運動:絶対ゼロでは、分子の運動エネルギーが最低値に近づきます。分子は、ほぼすべての振動、回転、および翻訳の動きを失います。その結果、分子運動は効果的に停止し、物質は量子変性と呼ばれる状態に到達します。

2。量子状態:絶対ゼロでは、分子は可能な限り低い量子状態を占めます。量子効果が支配的になり、電子などの粒子は、厳密な量子機械的規則に従います。分子エネルギーレベルは最小であり、分子軌道は特定の順序付けられた方法で占有されます。

3.エントロピーの還元:システム内の障害の尺度であるエントロピーは、ゼロ温度で絶対最小に達します。これは、分子が高度に秩序化され、組織化された構造を形成することを意味します。分子振動と回転はエントロピーを寄与しないため、完全な結晶配置をもたらします。

4。超伝導と超流動性:特定の材料は、非常に低い温度に冷却されると独特の特性を示します。たとえば、一部の金属は超伝導体になり、すべての電気抵抗が失われますが、一部の液体は超流動性になり、摩擦のない流れと粘度がゼロになります。

5。熱力学的意味:熱力学の第三法則は、温度が絶対ゼロに近づくと、純粋な結晶性物質のエントロピーがゼロに達すると述べています。これは、さまざまな熱力学的計算と、超高温での分子挙動の解釈に影響を与えます。

理論的には絶対ゼロに達することは可能ですが、実際には達成することは非常に困難であり、実験的な目的のためにそのような極端な温度まで特定の材料のみが冷却されています。量子コンピューティングや凝縮物質物理学など、ほとんどの現実世界のアプリケーションは、絶対ゼロを超える数千分の1に到達することに焦点を当てています。

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