Температуру предложили измерять по-новому, более точному методу

12 июля 17:45

Британские физики провели наиболее точные измерения постоянной Больцмана, которая определяет соотношение между энергией и температурой. Погрешность нового значения почти в 2 раза меньше, чем сейчас.

Физики Великобритании провели наиболее точные измерения постоянной Больцмана, которая определяет соотношение между энергией и температурой. Согласно последним данным, опубликованным в журнале Metrologia, новое значение составляет 1,38065156(98)*10−23 Джоулей на Кельвин. Приписка (98) в конце показывает погрешность измерения последних двух цифр и означает, что погрешность составляет 0,71 частей на миллион, то есть почти в два раза меньше, чем ранее.

Это исследование может радикально изменить наше представление о температуре, а также заменить стандартный метод измерения, которым мы пользуемся более 50 лет.

Так, принятая в международной системе единиц температурная шкала не может полностью удовлетворить потребности современной науки. Разработанная в XIX веке Уильямом Томсоном (он же знаменитый лорд Кельвин) система измерения температуры имеет несколько особенностей. Во-первых, самая низкая температура здесь - это ноль градусов, или абсолютный нуль температуры, при котором из вещества уже невозможно извлечь тепловую энергию.

Во-вторых, шкала привязана к так называемой тройной точке воды - значению температуры (273,16 К или 0,01 градуса по Цельсию), когда возможно одновременное сосуществование трех фаз воды - жидкой, газообразной и твердой.

Ученые давно заметили, что шкала не совсем идеальна: чем выше измеряемая температура, тем больше становится погрешность измерений.

"Когда ваши измерения достигают 1500 °C, это, мягко скажем, глупо отталкиваться от тройной точки воды", - считает Майкл де Подеста (Michael de Podesta) из Национальной физической лаборатории Соединенного Королевства.

Акустический резонатор – медный сосуд с аргоном, через который в процессе эксперимента пропускали звук разной частоты (фото Michael de Podesta/National Physical Laboratory).

Ученый поддерживает альтернативную идею - использовать для шкалы Кельвина постоянную Больцмана, опираясь, таким образом, на энергию частиц. Для этого доктор Подеста вместе с коллегами провел эксперимент, благодаря которому и удалось сократить погрешность измерения этой константы.

Ученые наполнили медную емкость (акустический резонатор) определенным количеством аргона. Энергия газа зависит от средней скорости движения его атомов, а та в свою очередь со скоростью распространения звука. Проигрывая звук разной частоты, экспериментаторы измерили скорость прохождения звука через аргон, и таким образом, определили энергию его атомов.

К сожалению, пока международный комитет мер и весов (International Committee for Weights and Measures) не готов отказаться от старого подхода, поскольку еще один аналогичный опыт по привязке шкалы Кельвина к постоянной Больцмана дал иной результат.

У специалистов Французской национальной лаборатории метрологии и измерения (Laboratoire National de Métrologie et d'Essais) погрешность оказалась выше и составила 1,24 частей на миллион. Поэтому, пока физики не установят причину расхождения, прежняя методика останется без изменений. !zn