Strona głównaPytania → Najwyższa i najniższa temperatura

Najwyższa i najniższa temperatura

Pytanie

Pyta Adam

Dlaczego temperatura może osiągać duże dodatnie wartości, natomiast nie może być niższa niż -273.15 stopni Celsjusza?

Odpowiedź

Odpowiada dr hab. Piotr Sułkowski

Temperatura jest miarą średniej energii kinetycznej związanej z ruchem oraz drganiami cząsteczek tworzących dany układ. Im ta energia jest większa (np. cząsteczki gazu szybciej się poruszają), tym wyższa jest temperatura danego układu. Najniższa możliwa temperatura, tzw. zera bezwzględnego, odpowiada sytuacji, kiedy wszystkie cząsteczki danego układu pozostawałyby w spoczynku – jest to zatem bardzo konkretne ograniczenie, którego nie da się pokonać. Temperatura zera bezwzględnego wynosi -273.15 stopnia Celsjusza, czyli (z definicji) 0 stopni Kelvina. Warto też wspomnieć, że w pewnym szczególnym kontekście wspomina się czasem o temperaturach ujemnych, jak wspomniano np. w tym wpisie.

Natomiast nie istnieje oczywiste ograniczenie górne na możliwe wartości temperatury – do układów z którymi mamy do czynienia w świecie rzeczywistym zawsze można dostarczyć więcej energii, w związku z czym energia kinetyczna ich składników, i w konsekwencji temperatura się zwiększą. Co prawda istnieją pewne hipotezy dotyczące możliwej maksymalnej temperatury, związane m.in. z bardzo nietrywialnymi efektami kwantowymi – jednakże osiągnięcie takich temperatur jest daleko poza zasięgiem naszych możliwości. Wedle obecnego stanu wiedzy najwyższa temperatura w historii Wszechświata musiała wynosić rzędu $10^{32}$ stopni Kelvina i istniała tuż po Wielkim Wybuchu, pod koniec tzw. ery Plancka, która trwała zaledwie $10^{-43}$ sekundy (przy obecnym stanie wiedzy nie jesteśmy w stanie wypowiadać się na temat tego, co działo się podczas owej ery Plancka). Najwyższa temperatura uzyskana kiedykolwiek przez człowieka to $5.5\cdot 10^{12}$ stopni Kelvina – uzyskano ją w 2012 r. w eksperymencie LHC w CERN’ie, podczas zderzeń jonów ołowiu – jest to temperatura sto tysięcy razy większa niż panująca we wnętrzu Słońca.