Temperatuur lager dan het absolute nulpunt

Een negatieve temperatuur, minder dan nul kelvin, kan dat? Het antwoord: ja! De kans is zelfs groot dat je een gebiedje met negatieve temperatuur in huis hebt. In het dagelijks leven kennen we de graad Celsius. Als een weerman of -vrouw in hartje winter zegt dat het vannacht min vijf graden wordt, kijkt niemand raar op. Logisch: nul graden Celsius is gedefinieerd als het vriespunt van water. Er zijn lagere temperaturen, het vriespunt van alcohol of zuurstof bijvoorbeeld.

Absolute nulpunt: nul kelvin
Wetenschappers werken met de kelvin. Nul kelvin, -273,15 graden Celsius, is het absolute nulpunt. Bij nul kelvin staan alle moleculen stil en bevriest letterlijk alles, zelfs helium (althans, helium wordt een supervloeistof). Temperaturen lager dan nul kelvin lijkt dus onzin. Maar is dat wel zo?

Wat is temperatuur?
Het verschil tussen iets warms en iets kouds is hoeveel trillingsenergie in elk voorwerp zit. In een warm voorwerp zitten per gram meer trilling dan in hetzelfde voorwerp als het koud is. Die trillingen nemen we waar als warmte. Sommige stoffen, zoals water, kunnen meer trillingen bevatten dan andere omdat de moleculen op meer manieren kunnen trillen. Daarom slaat water veel meer energie op dan bijvoorbeeld grafiet. Hoe warmer iets is, hoe chaotischer. Daarom is temperatuur ook een maat voor hoeveel chaos (entropie) er in een stof zit. Is de temperatuur nul, dan beweegt er geen enkel molecuul. Er is dan geen enkele entropie meer aanwezig. Een temperatuur lager dan nul kelvin kan dus niet. Daarom definiëren natuurkundigen temperatuur nu (via een ingewikkeld logaritmisch verband) als: de mate waarin de chaos toeneemt bij het toevoeren van energie.



De negatieve temperatuur van een volle pot erwten
In de meeste stoffen neemt de chaos toe als de energie toeneemt, in sommige stoffen met bijzondere eigenschappen juist niet. Vergelijk het met een pot met erwten. Als de pot helemaal of bijna leeg is, betekent met een hand erwten toevoegen: meer lawaai. Als de pot bijna vol is, zijn bijna alle plaatsen bezet. Hoe meer erwten je dan toevoegt, hoe kleiner de chaos. Als de pot propvol erwten is, kunnen de erwten geen kant meer op en hoor je niets meer. De entropie is dan nul.

Laser: negatieve temperatuur
Een laser is te vergelijken met die pot. Het grootste deel van de moleculen in een laser is aangeslagen: een toestand waarin ze extra energie hebben. Een aangeslagen molecuul kan de energie aan een buurmolecuul overdragen. De vele manieren waarop dat kan, vormen de wanorde in het systeem. Als nog meer moleculen worden aangeslagen betekent dat dat er nog maar heel weinig moleculen over zijn waaraan de energie over is te dragen. Met andere woorden: hoe meer energie wordt toegevoegd, hoe minder wanorde. We spreken dan van een negatieve temperatuur. Het gevolg: de laser heeft maar één signaal nodig, het foto-multiplicatoreffect en de aangeslagen moleculen weten niet hoe snel ze hun energie kunnen dumpen en er ontstaat een lawine van laserlicht. Kortom: de laser is eigenlijk een koud staaltje techniek…

_{Bron Faqt}

Interessant, ik vraag me eigenlijk af hoe het komt dat helium bij 0 graden Kelvin alsnog vloeibaar is en dus niet in vaste vorm overgaat. Dat betekent dan toch al dat je nog lager kan dan de 0 Kelvin of -273,15 graden Celsius?! Totdat deze ook helemaal vast is?

hahaha, dit moet jeiemand voorlezen die strontlazerus is...

heb een paar lasers thuis maar die dingen geven geen temperatuur verschil af ,laat staan koude !!

een krachtige laser doet lucifers enzo ontbranden en de industrieele lasers 'snijden' bina door alles heen....zou je toch zeggen dat die dingen juist loei heet zouden zijn ???

snap er helemaal niets meer van .

Citaat van ruk, vrijdag 5 november 2010, 0:00 uur snap er helemaal niets meer van .

Ben je niet de enige, vind natuur/scheikunde een leuk iets, maar tot bepaalde mate
Iets wat ik niet met men blote oog ken zien is voor mij al niet echt interessant meer

mwoah, mijn scheikunde is slecht en ik snap ook werkelijk de bieten niet van dit artikel

Zoals ik tegen deze materie aankijk: het is theorie.
Berekend uitgaande van de hier op Aarde (overigens theoretische) natuurwetten en stellingen.
Niemand weet wat het absolute nulpunt is. Er is in de theorieën inderdaad uitgegaan van -273,15 C. En inderdaad, lager is nog niet waargenomen. Maar dit zegt in mijn ogen niet dat een lagere temperatuur niet mogelijk is.
Evenmin als een snelheid hoger dan die van het licht. Inderdaad, theoretisch niet mogelijk. We zullen het zien.
Nog niet zo heel lang geleden, dacht men dat het niet mogelijk zou zijn de geluidsbarriere te doorbreken. En dat waren toch ook serieuze wetenschappers die zich ermee bezig hielden.

Geregeld lees je over zaken die in het heelal worden waargenomen, die volgens onze Aardse stellingen en natuurwetten niet mogelijk zijn.
Tja, dan blijkt dat die natuurwetten hier op Aarde redelijk werken, maar dat zegt niet al teveel over hoe het verderop in het heelal werkt. | Gewijzigd: 6 november 2010, 00:09 uur, door Rob63

dat absolute nulpunt, was dat niet puur alleen voor hier op onze aardkloot? ik dacht dat in het heelal nog lagere temperaturen gemeten zijn...

- 240 = Laagste temperatuur welk onder natuurlijke omstandigheden ooit in het Zonnestelsel is geregistreerd, in de eeuwige schaduw in een krater op de zuidpool van de Maan, gemeten door de Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) op 17 september 2009.

-273,15 = Absolute nulpunt