मुलांसाठी मेडिकल जनरल नॉलेज

0
23

किमान तापमान किती असू शकतं?

तापमान हे उष्णता मोजण्याचे एक साधन आहे. जेवढी उष्णता जास्त तितके तापमान जास्त असे त्याचे सर्वसाधारण नाते सांगता येईल. पण कोणत्याही पदार्थाची उष्णता ही वास्तविक त्याच्या ठायी असलेल्या गतिज उर्जेवर अवलंबून असते. आता एखादा पदार्थ एका जागी स्थिर असला तर त्याच्या ठायी असलेली गतिज उर्जा किमान असेल, असे आपण म्हणू. तेव्हा अशा स्थिर असलेल्या पदार्थाचे तापमान किमान असायला हवे असे म्हणता येईल. ते तसे खरे असले तरी अर्धसत्य आहे. कारण तो पदार्थ गतिमान नसला तरी तो ज्या अणूंचा बनलेला असतो ते काही एका जागी निपचित पडून राहिलेले नसतात. स्वस्थ नसतात. त्यांच्या अंतर्गत खळबळ चालूच असते. त्यांची आंदोलने चालूच असतात. या आंदोलनापायी त्यांच्या ठायी काही उर्जा असते. या उर्जेचेच मोजमाप त्या पदार्थांच्या तापमानात केले जाते. त्यामुळे एखादा पदार्थ त्याच्या आसपास असलेल्या वातावरणाइतकंच तापमान धारण करून असतो तेव्हा तो स्थिर आहे, असे आपण म्हणतो. कारण त्याच्या अणूंच्या आंदोलनापायी त्याच्या ठायी असलेली ऊर्जा तेवढीच असते; पण जर ती ऊर्जा वाढली, म्हणजेच त्याचे अणू जास्त धसमुसळेपणाने आपली आंदोलने करू लागले तर त्याच्या ठायी असलेली गतिज ऊर्जा वाढते. साहजिकच त्याचे तापमान चढते. ही वाढीव आंदोलने त्या पदार्थाला बाहेरून पुरवलेल्या उष्णतेपायी होणारी असू शकतात.

म्हणून मग तो पदार्थ तापवला, की त्याचे तापमान चढत जाते. उलट दिशेला जर ही आंदोलने कमी होतील, त्यांच्यावर काही निर्बंध येतील अशी परिस्थिती निर्माण केली तर त्याच्या ठायीची अंतर्गत गतिज ऊर्जा कमी होते म्हणजेच त्याचे तापमान घटते. त्याच्या ठायी असलेली ऊर्जा काढून घेण्याची व्यवस्था केली तर त्याचे तापमान कमी होत जाईल. साधारणपणे पदार्थ गोठला की त्याचे तापमान किमान व्हायला हवे, असे आपण म्हणू; पण ते बरोबर नाही. कारण पदार्थ गोठला म्हणजे घन झाला तरी त्याच्या अंतरंगातील अणूंमधली आंदोलनेे पूर्णपणे थांबत नाहीत. ती जेव्हा पूर्णपणे थांबतील तेव्हाच त्याच्या ठायीची गतिज ऊर्जा शून्यवत होईल. त्या वेळीच मग त्याचे तापमान किमान पातळीला पोहोचेल. लॉर्ड केल्विन या वैज्ञानिकाने हे सिद्ध केले होते, की उणे २७३ या तापमानाला अणूंच्या अंतरंगातली आंदोलने संपूर्णपणे थांबतात. त्यांच्या ठायीची अंतर्गत गतिज ऊर्जा शून्यवत होते. त्यामुळे या विश्वातले ते किमान तापमान आहे. त्यालाच शून्य केल्विन किंवा अ‍ॅब्सोल्यूट झीरो असे म्हटले जाते.