Partager:
10 faits intéressants sur la température
La température est l’une des mesures fondamentales de la physique et elle est absolument cruciale pour tous les types de vie. Mais à des températures extrêmement hautes et ultra basses, les choses peuvent devenir très étranges, comme vous le verrez. Voici une liste de dix faits intéressants sur cet important facteur dans notre monde:
10La température artificielle la plus chaude
La température artificielle la plus élevée jamais enregistrée est de 7,2 milliards de degrés Fahrenheit, soit environ 4 milliards de degrés Celsius. Puisque nous espérons minimiser l'utilisation de superlatifs dans cette liste, disons simplement: c'est assez chaud. En fait, il fait environ 250 000 fois plus chaud que la température au cœur du soleil. L'enregistrement extrême a été réalisé au Brookhaven Natural Laboratory à New York, dans leur collisionneur d'ions lourds relativistes d'une longueur de 3 km. Les scientifiques brisaient des ions d'or ensemble, dans le but de recréer des conditions similaires à celles du big bang en créant un plasma quark-gluon. Dans cet état plasmatique, les particules qui composent le noyau atomes-protons et neutrons se séparent et créent une «soupe» de leurs quarks constitutifs.
9 La lumière fait des choses impressionnantes une fois refroidies
Nous avons déjà mentionné le condensat de Bose-Einstein. C’est un phénomène qui se produit à une fraction de degré au-dessus du zéro absolu. Bien qu'ils n'aient été observés auparavant qu'à ces températures extrêmement froides, les scientifiques ont pu recréer l'effet à la température ambiante en utilisant de la lumière plutôt que de la matière.
Ils ont réussi à le faire à cause de la densité relative de la matière et de la lumière; Jan Klars, l'un des scientifiques impliqués, a expliqué que «notre gaz photonique a une densité d'un milliard de fois supérieure et que nous pouvons obtenir la condensation déjà à la température ambiante». Ils ont forcé la lumière à traverser deux miroirs avec des particules de colorant entre eux. Lorsque la lumière a rebondi, elle a perdu un peu d'énergie chaque fois qu'elle passait dans un colorant. Et quand il a atteint la température ambiante, la lumière a effectivement commencé à se comporter comme un gaz ultra-froid fabriqué à partir de matière traditionnelle. Ce résultat revêt une toute nouvelle pertinence lorsque nous apprenons qu’il pourrait déboucher sur de nouveaux types de lasers - qui, après tout, devrait être l’objectif ultime de toute recherche en physique.
Températures extrêmes du système solaire
Certains d’entre vous connaissent peut-être déjà les comparaisons suivantes - mais prenez un moment pour réfléchir à ce qu’elles signifient vraiment, par rapport aux températures normales de l’expérience humaine. Le soleil, pour emprunter un euphémisme d'une entrée précédente, est assez chaud. Il est au plus chaud dans le centre, qui atteint environ vingt-sept millions de Fahrenheit (quinze millions de Kelvin). En comparaison, il fait en réalité moins de 10 000 degrés Fahrenheit à sa surface (environ 5 700 K).
Le centre de la Terre se situe à peu près à la même température que la surface du soleil. En dehors du centre du soleil, la partie la plus chaude de notre système solaire est le noyau de Jupiter, qui est remarquablement cinq fois plus chaud que la surface du Soleil.
Et l'endroit le plus froid connu? C'est en fait sur notre propre lune, où la température dans l'ombre de certains cratères n'est que de trente Kelvin au-dessus du zéro absolu. Les températures, mesurées par Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA, sont encore plus froides que celles de Pluton.
7 Triple points
L'unité SI de température est le Kelvin. Les températures utilisées pour définir ceci sont le zéro absolu - la limite inférieure de la température - et ce que l’on appelle le point triple de l’eau. Un point triple est défini comme la température à laquelle les trois états traditionnels de la matière d'une substance existent dans un équilibre. À ce stade, la plus petite modification de température ou de pression peut être utilisée pour modifier son état d’une manière ou d’une autre.
Pour définir un Kelvin, vous prenez la différence de température entre le point triple de l'eau et le zéro absolu et vous le divisez par 273,16. Le triple point de l’eau a des applications pratiques limitées, mais sa proximité avec le point de fusion est la clé pour créer le coussin d’eau nécessaire pour permettre aux gens de faire du patin à glace.
6Les scientifiques l'ont négligée
Les règles de la nature qui régissent la température sont appelées lois de la thermodynamique. À l'origine, il n'y avait qu'une première, une deuxième et une troisième loi, mais les scientifiques ont ensuite proposé une quatrième loi. La loi la plus récente a déclaré que «si deux systèmes sont chacun en équilibre thermique avec un troisième système, ils sont également en équilibre thermique l'un avec l'autre».
Cela signifie fondamentalement que si deux objets n'ont pas d'échange net de chaleur avec un troisième objet, ils ne le feraient pas l'un avec l'autre - c'est comment nous les définissons comme étant à la même température.
Les scientifiques ont vite compris que cette loi était fondamentale pour tout le domaine de la thermodynamique. ils ont également réalisé que cela aurait dû être la première règle qu'ils ont formulée. Parce que la «première loi» était déjà adoptée, ils l'ont respectée en l'appelant la «loi zéro». C'est vers 1935 que la loi a été formulée, ce qui signifie que les scientifiques ne sont pas parvenus à définir formellement ce que la température signifiait jusqu'à quelques centaines d'années après le début du développement du champ.
Certaines personnes ont établi leurs maisons dans les endroits les plus improbables. Les endroits les plus froids au monde habités en permanence dans le monde sont les villes d'Oymyakon et de Verkhoyansk en Sibérie, mentionnées précédemment. En hiver, les températures moyennes y sont inférieures à moins cinquante degrés Fahrenheit.
La ville la plus froide du monde se trouve également en Sibérie. Yakutsk, avec une population de 270 000 habitants, n’est pas beaucoup plus chaud en hiver que ses cousins plus petits, descendant souvent en dessous de moins quarante degrés Fahrenheit. Mais au plus fort de l’été, les températures peuvent osciller jusqu’à l’autre bout de l’échelle, à près de 90 degrés Fahrenheit.
La température moyenne la plus élevée enregistrée est celle de la ville abandonnée de Dallol, en Éthiopie, qui a enregistré une température moyenne de 96 degrés dans les années 1960. Le record de la ville la plus chaude est Bangkok, avec des températures moyennes dépassant quatre-vingt-treize degrés entre mars et mai.
Mais le record pour le lieu de travail le plus chaud va probablement à la mine d’or Mponeng, en Afrique du Sud. À deux milles sous la surface, la température de la roche peut atteindre 150 degrés Fahrenheit. La glace doit être pompée dans la mine et les murs isolés avec du béton afin de permettre aux personnes d'y travailler sans périr.
4Température artificielle la plus froide
Rendre les choses froides a produit beaucoup de résultats intéressants et importants en science. Les humains rendent les choses les plus froides connues dans l'univers, beaucoup plus variées que tout ce qui se produit naturellement. La réfrigération permet d'atteindre des températures de quelques milliKelvin. La température la plus froide jamais atteinte est légèrement inférieure à cent picoKelvins, soit 0,0000000001 K. Il est nécessaire d’utiliser un type de refroidissement magnétique pour atteindre des températures aussi basses. Des températures similaires peuvent être atteintes à petite échelle en utilisant des lasers.
À ces températures, la matière se comporte différemment de la façon habituelle (voir le condensat de Bose-Einstein ci-dessus à titre d'exemple), ce qui est essentiel pour révéler les nombreuses bizarreries de la mécanique quantique.
3 L'Univers se refroidit
Si vous preniez un thermomètre dans un espace lointain et le laissiez là, loin de toute source de rayonnement, il indiquerait 2,73 Kelvin, soit un peu moins que moins 454 degrés Fahrenheit. Il s’agit de la température naturelle la plus froide de l’univers.
L'espace est maintenu au-dessus du zéro absolu par le rayonnement de fond laissé par le Big Bang. Bien que l'espace soit néanmoins très froid, il est intéressant de noter que l'un des plus gros problèmes rencontré par les astronautes est en réalité la chaleur. Le métal nu sur les objets en orbite peut atteindre cinq cent degrés Fahrenheit (260 C) en raison de la chaleur du soleil et doit être recouvert d'un revêtement spécial pour abaisser la température de contact à 25 ° C (250 Fahrenheit).
L'espace lui-même, cependant, se refroidit constamment. La théorie prédit cela depuis longtemps, et des mesures récentes ont confirmé que l'univers se refroidissait d'environ un degré tous les trois milliards d'années.
Il continuera à se diriger vers le zéro absolu, même s'il ne l'atteindra jamais complètement (exploit impossible). La chaleur de fond de l'univers nous importe peu; l'effet des corps célestes dans notre système solaire et la galaxie le nient. Cela ne va donc pas contrecarrer le réchauffement climatique, au cas où quelqu'un aurait des idées.
2Théorie calorique
La chaleur est une propriété mécanique de la matière. En termes simples: plus une chose est chaude, plus ses particules ont d'énergie lorsqu'elles se déplacent. Les atomes dans un solide chauffé au rouge vibrent plus rapidement que les atomes dans un morceau de matériau froid. De même, ceux qui sont dans un liquide ou un gaz sifflent avec une vitesse qui dépend de leur température. C'est un truc assez basique, que vous avez probablement appris au lycée, mais pendant des centaines d'années jusqu'à la fin du XIXe siècle, les scientifiques pensaient que la chaleur était en soi une substance. Ceci est connu comme la théorie calorique.
Les scientifiques pensaient que le gaz de "chaleur" s'évaporerait d'une substance chaude, le refroidissant. Il s'écoulerait d'un objet chaud dans un objet plus froid. De nombreuses prédictions issues de la théorie calorique sont en réalité valables et de nombreux progrès scientifiques ont été possibles malgré ce malentendu fondamental. La théorie calorique a même eu des partisans jusqu'à la fin du XIXe siècle, date à laquelle la théorie mécanique de la chaleur a été établie sans contestation.
1 La température de Planck
Cette liste a fait de nombreuses mentions du zéro absolu. Nous en avons même déjà parlé sur Listverse. Mais qu'en est-il de l'autre bout de l'échelle? A quel point les choses peuvent-elles devenir chaudes? La réponse courte est que nous ne savons pas avec certitude; et c'est une question à la pointe de la physique fondamentale moderne.
La température la plus chaude couramment mentionnée dans la science est connue sous le nom de température de Planck. C'est la température la plus chaude supposée s'être produite dans l'univers, une fraction d'un instant après le Big Bang. Il est environ 10 ^ 32 Kelvin. Pour vous donner une idée, cela fait environ dix milliards de milliards de fois plus chaud que la température mentionnée plus tôt, qui était elle-même 250 000 fois plus chaude que le coeur du soleil. Et vous pensiez que l'eau de votre bain était chaude. La température de Planck est la température la plus élevée possible, conformément au modèle standard. Toutes les lois de la physique conventionnelles commencent à s’effondrer.
Il est possible que la température continue à augmenter même après ce point; et nous ne savons tout simplement pas ce qui se passerait si cela se produisait. Tout ce qui est plus chaud que celui-ci est fondamentalement trop chaud pour exister dans notre modèle actuel de réalité.