인공적으로 만들 수 있는 온도의 한계가 있나요?
태양은 영상 수 천~ 만도 넘는 엄청난 열을 내고, 태양과 멀리 떨어진 천체에서는 영하 수 백도로 내려가잖아요. 인간이 만든 장치 중 최고의 온도와 최저의 온도는 어떻게 되나요? 무한대의 온도로 계속 올리거나 내릴 기술이 있나요?
9개의 답변이 있어요!안녕하세요. 김민규 과학전문가입니다.
인공적으로 만들 수 있는 고온과 저온에는 현재 과학기술로는 한계가 있습니다. 또한 이 과정에서 엄청난 비용이 들어가기 때문에 필요한 온도가 아니라면 진행 자체가 어렵기도 합니다.
안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.
태양은 정말로 엄청난 열을 내고 있습니다. 실제로 태양의 표면 온도는 약 5500도 정도로 추정되고 있으며 태양의 중심부는 약 15000000도에 달하는 엄청난 열을 내고 있습니다. 이는 인간이 만들 수 있는 최고의 온도보다도 훨씬 높은 수치입니다.
반면에 인간이 만든 장치 중 최저의 온도는 얼음의 온도인 0도입니다. 하지만 최근에는 더 낮은 온도를 만들어내는 기술도 개발되고 있습니다. 예를 들어 미국의 미시간 대학교에서는 액체 헬륨을 이용하여 영하 272도까지 온도를 내리는 기술을 개발하였습니다.
하지만 무한대의 온도로 계속 올리거나 내릴 수 있는 기술은 아직까지는 존재하지 않습니다. 이는 열역학의 법칙에 따라서 불가능한 일이기 때문입니다. 그리고 인공적으로 만들 수 있는 온도의 한계도 있습니다. 예를 들어 액체 헬륨을 이용하여 영하 272도까지 온도를 내릴 수 있지만 이보다 더 낮은 온도를 만들어내는 것은 매우 어렵습니다. 하지만 무한대의 온도로 계속 올리거나 내릴 수 있는 기술은 아직까지는 존재하지 않으며 인공적으로 만들 수 있는 온도의 한계도 있습니다. 감사합니다.
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안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.
태양은 영상 수 천~만도 넘는 엄청난 열을 내고 태양과
멀리 떨어진 천체에서는 영하 수 백도로 내려가죠.
인간이 만든 장치에서는 어떤 온도를 만들어낼 수 있을까요?
인간이 만든 장치에서 기록된
최고 온도는 약 5천 5백만 켈빈입니다.
이는 핵융합 실험에서 발생한 온도이며 태양 중심부의 온도(약 1천 5백만 켈빈)보다
3배 이상 높습니다.
이는 2021년 독일 막스 플랑크 플라즈마
물리학 연구소에서 ITER 핵융합 실험을 통해 달성되었습니다.
인간이 만든 장치에서 기록된 최저 온도는 약 100피코
켈빈입니다.
이는 절대 영도(0 켈빈)보다 약 100만분의 1도 높은 온도이며
우주 공간의 평균 온도(약 3 켈빈)보다 3만 배 이상 낮습니다.
이는 2013년 미국 매사추세츠 공과대학교
연구팀에서 나노기술을
이용하여 달성되었습니다.
현재 인간 기술로는 무한대의 온도를 만들어내는 것은 불가능합니다.
온도를 계속 올리는 기술은 핵융합 반응을 이용하는 방법이
있습니다.
핵융합 반응은 두 개 이상의 원자핵이 결합하여
더 큰 원자핵을 형성하면서 엄청난 양의 에너지를 방출하는 반응입니다.
이 에너지를 이용하여 매우 높은 온도를 만들 수 있습니다.
온도를 계속 내리는 기술은 희석 냉각법 레이저 냉각법
자기 냉각법 등이 있습니다.
희석 냉각법은 액체 헬륨이나
액체 질소와 같은 극저온의 액체를 사용하여
온도를 낮추는 방법입니다.
레이저 냉각법은 레이저를 사용하여 원자의
운동 에너지를 낮추는 방법입니다.
자기 냉각법은 강한 자기장을 사용하여 원자의
스핀 에너지를 낮추는 방법입니다.
이러한 기술들은 아직 초기 단계이며 실제로 무한대의 온도에
도달하거나 절대 영도에 도달하는 것은 매우 어렵습니다.
더 궁금한 점이 있으면 언제든지 질문해주세요.
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안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
인간이 만든 장치 중 최고 온도는 핵융합 실험에서 발생하는 수억 도이며, 최저 온도는 양자 컴퓨터 쿨링 시스템에서 사용되는 극저온인 -273.15°C에 가깝습니다. 현재 기술로는 무한대의 온도를 만들거나 절대 영도에 도달하는 것은 불가능합니다. 핵융합 실험에서도 엄청난 에너지를 사용하여 극한의 온도를 만들지만, 아직 완벽한 에너지 생산 방법으로는 구현되지 않았습니다.
안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.
인공적으로 최고로는 1억도 정도이고 이는 수소의 핵융합반응을 일으킬 수있는 정도입니다. 최저로는 영하 269도 약 4켈빈 절대온도까지 내릴 수 있다고 합니다.안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.
인간이 만든 장치 중에서 최고의 온도는 레이저나 가스 레이저를 이용한 장치로 수천도에서 수십만도까지 올릴 수 있습니다. 반면에 최저의 온도는 양자 냉각기술을 이용하여 수 백 마이크로켈빈 이하까지 내릴 수 있습니다.
무한대의 온도로 계속 올리거나 내릴 수 있는 기술은 현재로서는 불가능합니다. 열을 무한대로 올리는 것은 열 역학의 제한으로 인해 불가능하며, 절대온도인 0K에 도달하는 것도 열역학적으로 불가능합니다
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.
인공적으로 만들 수 있는 온도는 물리학적 제약에 의해 한계가 있습니다. 여러 기술과 장치를 사용하여 매우 높거나 낮은 온도를 만들 수 있지만, 이러한 온도는 어떤 제약 사항을 가지고 있는지 살펴보겠습니다.
저온 기술: 헬륨 냉각기는 매우 낮은 온도를 만들기 위해 사용됩니다. 헬륨은 액체 상태에서 절대 영도 (0K 또는 -273.15°C) 근처까지 냉각될 수 있습니다. 이는 우주의 초저온과 가깝습니다.
레이저를 사용하여 원자나 분자를 매우 낮은 온도로 냉각할 수 있습니다. 이는 양자 기체 연구와 원자 시계에 활용됩니다.
고온 기술: 플라즈마는 매우 높은 온도에서 생성되며, 태양이나 별의 핵심에서 발견됩니다. 이러한 고온은 핵융합 반응에서 필요합니다. 초고출력 레이저는 매우 높은 온도를 만들 수 있습니다. 이는 고에너지 레이저 실험과 핵융합 연구에 사용됩니다.
물리학적 제약: 플랑크 온도는 물질이 가질 수 있는 최고 온도로, 플랑크 상수와 볼츠만 상수를 사용하여 계산됩니다. 이는 1.416808(33) × 10^32K입니다. 이보다 높은 온도는 물리 법칙에 어긋납니다.
따라서 인간이 만들 수 있는 온도는 이러한 물리학적 제약에 의해 한계가 있으며, 더 높거나 낮은 온도를 만들기 위해서는 혁신적인 기술과 연구가 필요합니다.
