Можно ли дышать над картошкой при температуре
Ингаляция картошкой при кашле в домашних условиях
Многие спрашивают, почему ингаляция картофелем приносит пользу и вред организму. Лечебное действие оказывает пар, исходящий от вареных корнеплодов. Помимо молекул воды, в нем содержатся фитонциды и низкая концентрация этилового спирта. Последний расширяет сосуды слизистых, позволяя фитонцидам проникнуть в дыхательные пути и устранить патогенные микроорганизмы. Несмотря на то, что процедура полезна, пар может нанести ожоги.
Польза ингаляции картошкой
В парах картошки содержится ряд биологически активных компонентов:
- тетрадекан;
- этанол;
- дипропиленгликоль;
- фитонциды.
Горячий пар расширяет сосуды, этиловый спирт облегчает проникновение других активных соединений в слизистые респираторной системы в процессе вдоха.
Совместное действие летучих веществ оказывает следующий эффект:
- улучшает метаболизм;
- нормализует микроциркуляцию в мягких тканях;
- снимает отечность, предупреждает дальнейшее развитие воспалительных процессов;
- очищает мерцательный эпителий от пыли, выделяемой слизи и продуктов бактериальной жизнедеятельности, в результате чего микроворсинки могут выполнять свою функцию;
- разжижает мокроту, предупреждает обструкцию бронхов отделяемым экссудатом;
- обеспечивает интенсивное кровоснабжение отечной области, благодаря чему пораженные клетки получают больше кислорода и питательных соединений, быстрее восстанавливаются;
- подавляет рост и размножение вирусов и бактерий в верхних и нижних отделах респираторной системы.
Картофельный пар обладает обширной контактной площадью, которая позволяет проникнуть не только в полость носа и носоглотки, но и нижнюю часть респираторного тракта. В результате активные компоненты попадают в бронхи и помогают вывести мокроту из организма. Лечебные свойства паровых ингаляций позволяют использовать их:
- от кашля;
- при простуде;
- в случае насморка;
- при воспалении бронхов;
- на начальном этапе прогрессирующего гайморита, когда в носовых пазухах отсутствуют скопления гнойного экссудата;
- при фарингите, или воспалении гортани;
- при остром и хроническом тонзиллите.
Возможный вред и противопоказание
Несмотря на широкий спектр полезных свойств, методика при неправильном применении может нанести вред организму. Возможно развитие следующих последствий:
- Ожог слизистых носа, носоглотки и ротовой полости. Возникает при вдыхании пара температурой выше +60°С.
- Обструкция дыхательных путей. Слизь поглощает молекулы воды, увеличивается и закупоривает трахею или бронхи. В результате развивается одышка, дыхательная недостаточность.
Обструкция возникает преимущественно у маленьких детей. При вдыхании горячего пара развивается компенсаторная реакция — бронхоспазм. Организм стремится защитить жизненно важные органы от ожогов.
Затвердевшая мокрота под действием молекул воды увеличивается, становится жидкой и перекрывает просвет суженного бронха. Поэтому ингаляции противопоказаны детям до 7 лет.
Категорически запрещается проводить процедуру при следующих состояниях:
- высокая температура;
- выделение гноя на фоне гайморита и острого тонзиллита;
- воспаление легких, злокачественные новообразования;
- наличие в мокроте кровяных сгустков, туберкулез;
- частые кровотечения из носа из-за слабых сосудов;
- сердечно-сосудистые патологии;
- острый болевой синдром, воспаление уха;
- пневмоторакс;
- гипертензивная болезнь;
- легочная эмфизема.
Можно ли дышать при температуре
Можно ли дышать над картошкой при температуре, решает врач в зависимости от диагноза. При использовании паровых ингаляций температура воды в газообразном состоянии колеблется в пределах +55…+70°С.
В период лечения простудных и других заболеваний инфекционно-воспалительного генеза допускается применение только влажных ингаляций, в которых используются средства с температурой до +30°С. При этом тело не должно быть горячее +37,5°С. Ввиду таких ограничений процедуру с использованием картофеля при гипертермии не проводят.
Запрет на применение паровых ингаляций с картошкой обусловлен следующими факторами:
- Если температура высокая, то при вдыхании пара она может увеличиться еще больше. В таких неблагоприятных условиях погибают не только патогенные микроорганизмы, но и клетки человека. Они не могут работать при гипертермии, поэтому на фоне высокой температуры наблюдается сбой в работе органов и систем. Резкий скачок терморегуляции вверх может спровоцировать судороги, одышку и рвоту.
- Сосуды слишком сильно расширяются, давление падает, и сердцу приходится работать быстрее. На фоне тахикардии и гипотонии ухудшается активность нервной системы. Головной мозг получает недостаточно кислорода и питательных веществ, возникает головокружение.
- В период заболевания в крови присутствуют патогенные микроорганизмы, которые выделяют токсины, отравляющие вещества. Из-за тахикардии кровь быстрее циркулирует по телу, поэтому возникает системная интоксикация. Она сопровождается головной болью, возникновением хронической усталости, мышечной слабостью. Для восстановления человеку потребуется больше времени.
При бронхите
Зачем нужно дышать над картошкой при бронхите, объясняется тем, что пар мягко обволакивает слизистые нижних органов респираторного тракта, а благодаря вдыханию биоактивных компонентов улучшается кровоснабжение бронхов, снижается воспаление. Молекулы воды пропитывают затвердевшую мокроту, которая в жидком состоянии быстрее выводится из респираторной системы.
Перед началом ингаляции рекомендуется очистить носовые ходы от скопления слизи, чтобы они не мешали вдыхать пары.
Затем поочередно втягивают пар через нос и ротовую полость. Благодаря такой методике бронхи быстро прогреваются. Для повышения эффективности процедуры в процессе варки корнеплодов можно добавить соль и пищевую соду. Содержащийся в пищевых добавках хлорид и гидроксид натрия усиливают антибактериальное и противовирусное действия фитонцидов.
После остывания картофель перемалывают в пюре, добавляют медицинский спирт и кладут в полиэтиленовый пакет. Затем раскатывают корнеплоды в лепешку, прикладывают к спине или груди в области легких.
При гайморите
При воспалении крупной околоносовой пазухи можно ли дышать над картошкой при гайморите, определяет врач. Процедура не наносит вреда организму в период лечения, поэтому может использоваться при данном заболевании.
При сильном воспалении и возникновении ринита потребуется вдыхать каждым носовым ходом пары от корнеплодов по 5 раз. Горячая вода в газообразном состоянии усиливает кровоснабжение тканей в гайморовой пазухе, подавляя воспалительный процесс. Благодаря высокой температуре и содержащимся в парах фитонцидам происходит гибель патогенных микроорганизмов. Процедура снижает риск прогрессирования патологического процесса, предотвращает образование гнойного экссудата.
Можно ли при беременности
Женщины не знают, можно ли дышать над картошкой при беременности, и часто беспокоятся из-за возможного вреда от проведения этой процедуры. В период вынашивания плода иммунитет матери ослабевает, поэтому риск развития инфекционно-воспалительных заболеваний повышается.
Из-за эмбрионального развития беременным противопоказаны антибиотики и сильные противовирусные препараты. Поэтому лечение проводят с помощью домашних средств. Ингаляции действуют мягко, освобождая органы дыхания от слизи и патогенных возбудителей.
Беременная может вдыхать водяные пары, благодаря чему биоактивные компоненты попадают прямо в слизистые воспаленной носоглотки и бронхов. Они не всасываются в системный кровоток в большом количестве и не проникают через пищеварительный тракт, поэтому не могут вызвать внутриутробных аномалий развития у плода. Поэтому на вопрос, можно ли при беременности проводить ингаляции, ответ положительный.
В период гестации можно использовать следующие рецепты:
- Если сухой кашель, к корнеплодам добавляют шалфей, липу и ромашку для усиления терапевтического эффекта. Берут по 1-2 ст. л. каждого сбора. Растительные компоненты добавляют в конце варки в воду, накрывают кастрюлю крышкой и дают настояться 5 минут.
- При насморке корнеплоды отваривают в минеральной воде, добавляют 5 капель эвкалиптового масла.
- При влажном кашле при беременности используют листья и сушеные ягоды брусники, эвкалипт, мать-и-мачеху. Травы добавляют к картофелю аналогичным образом, как при сухом кашле.
Правила проведения процедуры в домашних условиях
Как правильно делать ингаляции над картошкой в домашних условиях, подробно расскажет врач. Процедура проводится несколькими способами:
- 5 клубней среднего размера отваривают до готовности, затем разминают, не сливая полученный бульон. Для варки берут только здоровые корнеплоды без признаков солонина, повреждений и плесени.
- Вместо корнеплодов можно отварить картофельные очистки в свежем или высушенном виде. В отличие от клубней, их готовят на медленном огне до размягчения.
- К готовому картофелю добавляют травы: мать-и-мачеху, шалфей, чабрец, ромашку, бруснику, эвкалипт. При желании их заменяют эфирными маслами. В этом случае отвар выливают наполовину. Картофель слегка разминают, чтобы его можно было бы перемешать с растениями. Благодаря содержанию в парах от клубня этилового спирта вещества из трав всасываются в слизистые быстрее, чем при применении отваров или настоев внутрь.
При разных симптомах и заболеваниях добавляют отличные друг от друга ингредиенты:
- от кашля и першения в горле помогает соль и пищевая сода;
- тяжелая простуда купируется парами картофеля, смешанного с отваром овса;
- ларингит, трахеит и воспаление глотки требуют лечения эфирными маслами кедра, эвкалипта, шалфея или облепихи.
Допускается добавление 1-2 таблеток Валидола, который содержит ментол. Активное вещество облегчает боль при першении в горле и выводит мокроту из бронхиального древа.
Терапия картофельными ингаляциями начинается при первых симптомах заболевания, что позволяет ускорить процесс выздоровления и снизить риск развития осложнений. Методику применяют только при отсутствии температуры. Ингаляции проводят перед сном или по прошествии 1,5 часа после приема пищи. После терапии человек должен отдохнуть 40 минут, 2-3 часа не рекомендуется выходить на улицу.
Сколько времени нужно дышать над картошкой, зависит от возраста.
Для взрослого человека достаточно 15 минут, детей старше 7 и младше 15 лет — 5 минут. При хорошем самочувствии процедуру повторяют 2 раза в сутки. Дышат парами за столом, принимая устойчивое положение. Это необходимо, чтобы в случае головокружения не упасть. Если в процессе лечения началось кровотечение из носа или ухудшилось общее состояние, ингаляцию немедленно останавливают.
Манипуляцию проводят по следующему алгоритму:
- Кастрюлю с корнеплодами оборачивают полотенцем и размещают на подставке, чтобы емкость не скользила. За температурой пара следят с помощью водяного термометра. Она не должна превышать +50°С.
- Больного сажают на стул перед кастрюлей, накрывают большим полотенцем вместе с головой. При этом оставляют небольшое отверстие, чтобы поступал свежий воздух. Он поможет избежать головокружения. За 2-5 минут до окончания процедуры отверстие расширяют. Это поможет избежать резкой смены температуры, когда больной снимет полотенце. Чтобы картофель остывал медленнее, емкость слегка прикрывают крышкой.
- При кашле делают 3 коротких вдоха носом, выдыхают 1 раз через рот. Затем последовательность меняют: 3 коротких вдоха делают через ротовую полость, 1 выдох через нос.
- При насморке предварительно очищают нос от слизи. Затем делают глубокие вдохи и выдохи, зажимая 1 ноздрю.
- При заболеваниях горла и нижних дыхательных путей делают глубокий вдох, а затем длинный медленный выдох через рот. Картофельные ингаляции позволяют справиться с бронхиальной астмой, но для проведения такой процедуры температура пара не должна превышать +40°С.
После окончания сеанса смешивают картофель со спиртом, кладут в полиэтиленовый пакет и раскатывают. Если этанола нет, заменяют растительным маслом. Получившуюся лепешку прикладывают поверх ткани на грудную клетку, затем натягивают целлофан или пищевую пленку. Больного накрывают одеялом.
При сильном насморке взрослым и детям такой компресс можно сделать на переносицу и верхнюю челюсть, где расположены гайморовы пазухи.
При ежедневном проведении 2 ингаляций кашель проходит за 3-4 суток, заложенность носа в течение 48 часов. Обе процедуры проводятся с промежутком в 2-3 часа. Если осуществлять их одновременно, произойдет перегрев организма.
Ингаляции можно применять совместно с лекарственной терапией. Горячие пары не мешают достижению терапевтического эффекта. Правильное прогревание снижает тонус бронхов, устраняет спазмы, вызывающие одышку и кашель.
При насморке
Если человек не знает, как правильно дышать над картошкой при насморке, он может воспользоваться следующей инструкцией:
- Носовые проходы следует освободить от слизи, промыть водой или солевым раствором.
- Закрыть сначала 1 ноздрю.
- Сделать 4-6 медленных вдохов.
- Повторить аналогичные действия с другой ноздрей.
- Если насморк сопровождается першением в горле и ощущением дискомфорта при глотании, нужно выполнить 2-3 вдоха носом и выдохнуть через рот. Затем очередность поменять, втягивая пары через рот, выпуская воздух через нос.
- В процессе процедуры может начаться обильное выделение прозрачной слизи, ее нельзя вдыхать. Жидкую массу следует удалить с помощью салфеток.
Дыхание должно быть равномерным. Не нужно делать максимальных вдохов, чтобы избежать развития кашля. Для усиления эффекта слегка разминают картофель, смешивают с 2-3 ч. л. пищевой соды. Этого количества достаточно для 5 корнеплодов. Ингаляции запрещено проводить при катаральной форме насморка.
При простуде
Ингаляции с добавлением картофеля наиболее эффективны при простудных заболеваниях. Для осуществления метода подходит:
- картофель, сваренный в мундире;
- очищенные корнеплоды;
- очистки картофельной кожуры.
При ОРВИ, гриппе и ангине рекомендуется смешивать размятые клубни с эфирными маслами пихты, облепихи, эвкалипта, можжевельника. Подходит свежая и высушенная мята, таблетки с содержанием ментола. Важно не добавлять к корнеплодам большое количество эфирных масел.
В противном случае злоупотребление продукцией приводит к высыханию слизистых и раздражению. На 5-10 картофелин достаточно от 2 до 5 капель масла. При добавлении дополнительных ингредиентов взрослым нужно дышать 5-7, детям — 2-3 минуты.
При простудных заболеваниях, таких как бронхит и поражения горла, необходимо втянуть пары через рот и медленно выпустить воздух через нос. Повторить манипуляции, после чего 2 раза совершить вдох через нос и выдохнуть через рот.
При кашле
Ингаляция картошкой при кашле проводится по такой схеме:
- Вдыхать картофельные пары через рот. Глубокие вдохи делать не требуется.
- Выдыхать через нос.
- Если заболевание сопровождается насморком, нос предварительно очистить от слизи и поочередно зажимать по одной ноздре.
- Подышать по такому алгоритму в течение 15 минут.
Особенность проведения процедуры при кашле ребенку
Многие родители спрашивают, как дышать над картошкой при кашле ребенку. Процедура противопоказана в детском возрасте до 7 лет. Горячие испарения могут обжечь нежные слизистые. Кроме того, молекулы воды при попадании в мокроту могут вызвать обструкцию бронхов, что приведет к резкому ухудшению общего состояния ребенка.
Респираторная система развивается в процессе взросления, поэтому у маленьких детей узкие дыхательные пути. Педиатры категорически запрещают использовать ингаляции для ребенка из-за возможной дыхательной недостаточности. Если мокрота в большом количестве попадет в бронхи или закупорит трахею, ребенок может задохнуться. При первых признаках дыхательной недостаточности требуется немедленно вызвать скорую помощь. Проводить искусственное дыхание запрещено, т. к. мокрота перестанет отходить и полностью закупорит просвет бронхов.
Для детей, только что пошедших в школу, достаточно дышать паром на протяжении 4-5 минут. В 8-12 лет разрешается проводить ингаляции картофелем около 7 минут. При этом рядом с детьми должен находиться взрослый, чтобы в случае головокружения поддержать ребенка и вовремя остановить процедуру. Температура пара не должна превышать +45°С.
Почему пакеты для картофельных чипсов всегда полупустые?
Как ни досадно разорвать пакет Lay’s, чтобы найти пустой воздух там, где должен быть полдник, это дополнительное место в упаковке есть не просто так. «Сладкий наполнитель» - это преднамеренный выбор производителями снеков, которые хотят защитить свои деликатные продукты от повреждений при небрежном обращении во время транспортировки. Когда продукты складываются друг на друга, заполняются в ограниченном пространстве или просто толкаются в кузове грузовика, незакрепленный наполнитель служит воздушной подушкой, предотвращающей превращение картофельных чипсов в картофельные крошки.
Это и не обычный воздух, надувающий пакеты с картофельными чипсами: это азот. Кислород может привести к порче картофеля и прогорканию масла, а из-за влажности окружающего воздуха чипсы станут мокрыми. Вместо этого упаковки заполнены газообразным азотом, чтобы закуски оставались свежими, что подтвердила обученная группа дегустаторов в исследовании пищевой науки 1994 года. Промывание азотом никоим образом не вредно, поскольку около 78 процентов воздуха, которым мы дышим, уже состоит из азота.Однако это не оправдывает огромную долю пространства, которое газ занимает в мешке, который должен быть заполнен едой.
Хотя в 1966 году был принят федеральный Закон о справедливой упаковке и маркировке, производители должны были четко указывать чистый вес содержимого их продуктов, чтобы клиенты не были обмануты огромными контейнерами на полках (новые и улучшенные картофельные чипсы, теперь на 50 процентов больше воздух!) правила редко соблюдаются. Люди плохо воспринимают размер, и даже самые взыскательные покупатели автоматически подумают, что упаковка большего размера означает больше продукта, если они не будут слишком внимательно смотреть на этикетку.Таким образом, хотя дополнительное место в сумке может помочь сохранить картофельные чипсы свежими и неповрежденными, компания может попытаться перебить еще больше, чем необходимо.
.| Окружающая среда Защита -.ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ВОПРОСЫ ПОЛЕЗНЫЕ СЛОВА И ФРАЗЫ
|
Как измерить температуру: дети и взрослые
Существует 4 способа измерения (измерения) температуры:
- Под мышкой (подмышечный метод)
- Во рту (оральный метод)
- В ухо (тимпанический метод)
- В прямую кишку / задницу (ректальный метод)
Какой термометр мне следует использовать?
Цифровой термометр лучше всего подходит для измерения температуры подмышкой и ртом.
Полоски для жарки и термометры-пустышки не показывают точную температуру.Не используйте ртутный термометр. Ртуть токсична, и термометр может сломаться.
Если у вас есть вопросы при покупке термометра, обратитесь к фармацевту. Фармацевт может помочь вам выбрать лучший тип термометра для метода, который вы решите использовать.
Какой бы тип термометра вы ни использовали, обязательно очищайте его (кроме ушных термометров) прохладной мыльной водой и ополаскивайте до и после использования.
Как мне измерять температуру у ребенка?
Для детей от рождения до 5 лет самый распространенный способ измерения температуры - под мышкой.У детей старше 2 лет температуру также можно измерять на ухо или, если ребенок может достаточно долго сидеть, через рот. Самый точный способ измерить температуру - в ягодицах (ректальный метод). См. Раздел о ректальном методе, чтобы узнать, как безопасно измерять ректальную температуру.
Всегда мойте руки до и после измерения температуры ребенка. Для получения дополнительной информации о мытье рук см. Файл HealthLinkBC № 85 Мытье рук: Помогите остановить распространение микробов.
Обязательно прочтите и соблюдайте инструкции производителя каждый раз, когда вы используете термометр другого типа или марки.
Подмышечный метод (под мышкой)
Метод подмышек обычно используется для проверки температуры у новорожденных и детей младшего возраста.
- Поместите кончик термометра в центр подмышечной впадины.
- Прижмите руку ребенка к телу плотно (плотно)
- Оставьте термометр на месте примерно на 1 минуту, пока не услышите звуковой сигнал.
- Снимите термометр и снимите показания температуры.
Оральный способ (в рот)
Ротовой метод можно применять детям старше 5 лет.Не рекомендуется детям младше 5 лет, так как им сложно держать термометр под языком достаточно долго.
- Осторожно поместите кончик термометра под язык ребенка.
- Закрыв рот ребенка, оставьте термометр примерно на 1 минуту, пока не услышите звуковой сигнал.
- Снимите термометр и снимите показания температуры.
Тимпанический метод (в ухо)
Ушной метод рекомендуется детям старше 2 лет.Хотя ушной метод быстр в использовании, он может давать неверные показания температуры даже при соблюдении указаний производителя.
- Используйте каждый раз чистый наконечник зонда и внимательно следуйте инструкциям производителя.
- Осторожно потяните за ухо, потянув его назад. Это поможет выпрямить слуховой проход и освободить путь внутри уха к барабанной перепонке.
- Осторожно вставьте термометр, пока слуховой проход полностью не закроется.
- Нажмите и удерживайте кнопку 1 секунду
- Снимите термометр и снимите показания температуры.
Ректальный метод (в прямую кишку или в задницу)
Ректальный метод можно использовать для проверки температуры у новорожденных и детей младшего возраста.Используйте ректальный термометр только в том случае, если вам это удобно, и врач показал вам, как это делать безопасно.
- Покройте серебряный наконечник вазелином (например, вазелином)
- Положите ребенка на спину, согнув колени.
- Осторожно введите термометр в прямую кишку примерно на 2,5 см (1 дюйм), удерживая его пальцами.
- Оставьте термометр примерно на 1 минуту, пока не услышите звуковой сигнал.
- Снимите термометр и снимите показания температуры.
Чтобы получить более подробные инструкции по измерению температуры ректальным методом, обратитесь к своему врачу.
После того, как термометр был использован для измерения ректальной температуры, не используйте его для измерения температуры во рту. Убедитесь, что ректальный термометр имеет четкую маркировку, чтобы его нельзя было использовать перорально. Например, вы можете пометить ректальный термометр буквой «R», а оральный термометр буквой «O».
Как мне измерять температуру у взрослого?
Измерьте температуру взрослого человека через рот, в ухе или под мышкой. Метод подмышек менее точен и обычно используется только в том случае, если человек очень сонлив или не обладает ясным умом.Следуйте тем же методам, которые используются для измерения температуры у ребенка.
Что такое нормальная температура?
Нормальный диапазон температур варьируется в зависимости от используемого метода:
| Метод | Нормальный диапазон температур |
|---|---|
| Подмышка | 36,5 ° C - 37,5 ° C (97,8 ° F - 99,5 ° F) |
| Рот | 35,5 ° C - 37,5 ° C (95,9 ° F - 99,5 ° F) |
| Ухо | 35.8 ° C - 38 ° C (96,4 ° F - 100,4 ° F) |
| Ректальный (задница) | 36,6 ° C - 38 ° C (97,9 ° F - 100,4 ° F) |
Температура может меняться в течение дня, повышаясь на 1 градус утром и достигая максимума ближе к вечеру. Легкое увеличение может быть вызвано физическими упражнениями, слишком большим количеством одежды или постельного белья, принятием горячей ванны или пребыванием на улице в жаркую погоду.
Когда ребенок болеет инфекцией, повышение температуры (температура выше 38 ° C (100.4ºF)). Повышение температуры тела - это часть нормального процесса борьбы с инфекцией. Обычно проходит через 3 дня.
Термометрыне всегда точны, поэтому важно следить за другими признаками того, что ваш
.Атомов при отрицательной абсолютной температуре - самые горячие системы в мире - ScienceDaily
То, что нормально для большинства людей зимой, до сих пор невозможно в физике: отрицательная температура. По шкале Цельсия минусовые температуры удивляют только летом. По шкале абсолютных температур, которая используется физиками и также называется шкалой Кельвина, невозможно опуститься ниже нуля - по крайней мере, не в том смысле, что становится холоднее нуля по Кельвину.
Согласно физическому смыслу температуры, температура газа определяется хаотическим движением его частиц: чем холоднее газ, тем медленнее частицы.При нулевом кельвине (минус 273 градуса Цельсия) частицы перестают двигаться, и весь беспорядок исчезает. Таким образом, ничто не может быть холоднее абсолютного нуля по шкале Кельвина. Физики из Университета Людвига-Максимилиана в Мюнхене и Института квантовой оптики Макса Планка в Гархинге создали в лаборатории атомный газ, который, тем не менее, имеет отрицательные значения Кельвина. Эти отрицательные абсолютные температуры имеют несколько явно абсурдных последствий: хотя атомы в газе притягиваются друг к другу и создают отрицательное давление, газ не коллапсирует - поведение, которое также постулируется для темной энергии в космологии.Предположительно невозможные тепловые двигатели, такие как двигатель внутреннего сгорания с термодинамическим КПД более 100%, также могут быть реализованы с помощью отрицательных абсолютных температур.
Чтобы довести воду до кипения, необходимо добавить энергии. Когда вода нагревается, молекулы воды со временем увеличивают свою кинетическую энергию и в среднем перемещаются все быстрее и быстрее. Тем не менее, отдельные молекулы обладают разной кинетической энергией - от очень медленной до очень быстрой. Состояния с низкой энергией более вероятны, чем состояния с высокой энергией, т.е.е. только несколько частиц движутся очень быстро. В физике это распределение называется распределением Больцмана. Физики, работающие с Ульрихом Шнайдером и Иммануэлем Блохом, теперь реализовали газ, в котором это распределение точно инвертировано: многие частицы обладают высокими энергиями, и лишь некоторые из них имеют низкие энергии. Эта инверсия распределения энергии означает, что частицы приняли отрицательную абсолютную температуру.
«Перевернутое распределение Больцмана - признак отрицательной абсолютной температуры; и это то, чего мы достигли », - говорит Ульрих Шнайдер.«Тем не менее, газ не холоднее нуля по Кельвину, а горячее», - объясняет физик: «Он даже горячее, чем при любой положительной температуре - шкала температур просто не заканчивается на бесконечности, а вместо этого перескакивает к отрицательным значениям».
Отрицательная температура может быть достигнута только с верхним пределом энергии
Значение отрицательной абсолютной температуры лучше всего можно проиллюстрировать с помощью катящихся сфер в холмистой местности, где долины означают низкую потенциальную энергию, а холмы - высокую.Чем быстрее движутся сферы, тем выше их кинетическая энергия: если начать с положительных температур и увеличить общую энергию сфер, нагревая их, сферы будут все больше распространяться в области с высокой энергией. Если бы можно было нагреть сферы до бесконечной температуры, то была бы равная вероятность найти их в любой точке ландшафта, независимо от потенциальной энергии. Если бы теперь можно было добавить еще больше энергии и тем самым еще больше нагреть сферы, они бы предпочтительно собирались в высокоэнергетических состояниях и были бы даже горячее, чем при бесконечной температуре.Распределение Больцмана было бы инвертированным, и поэтому температура была бы отрицательной. На первый взгляд может показаться странным, что отрицательная абсолютная температура выше положительной. Однако это просто следствие исторического определения абсолютной температуры; если бы это было определено иначе, этого очевидного противоречия не существовало бы.
Эта инверсия населенностей энергетических состояний невозможна в воде или любой другой природной системе, поскольку системе необходимо поглощать бесконечное количество энергии - невозможный подвиг! Однако, если частицы обладают верхним пределом своей энергии, например, вершиной холма в ландшафте потенциальной энергии, ситуация будет совершенно иной.Исследователи из исследовательской группы Иммануила Блоха и Ульриха Шнайдера реализовали такую систему атомарного газа с верхним пределом энергии в своей лаборатории, следуя теоретическим предложениям Алларда Моска и Ахима Роша.
В своем эксперименте ученые сначала охлаждают около ста тысяч атомов в вакуумной камере до положительной температуры в несколько миллиардных долей Кельвина и улавливают их в оптические ловушки из лазерных лучей. Окружающий сверхвысокий вакуум гарантирует идеальную теплоизоляцию атомов от окружающей среды.Лазерные лучи создают так называемую оптическую решетку, в которой атомы расположены регулярно в узлах решетки. В этой решетке атомы все еще могут перемещаться с узла на узел за счет туннельного эффекта, но их кинетическая энергия имеет верхний предел и, следовательно, имеет требуемый верхний предел энергии. Однако температура относится не только к кинетической энергии, но и к полной энергии частиц, которая в данном случае включает взаимодействие и потенциальную энергию. Система исследователей Мюнхена и Гархинга также устанавливает предел для обоих из них.Затем физики подводят атомы к этой верхней границе полной энергии - таким образом достигается отрицательная температура, составляющая минус несколько миллиардных долей кельвина.
При отрицательных температурах двигатель может работать больше
I f сферы обладают положительной температурой и лежат в долине с минимальной потенциальной энергией, это состояние, очевидно, устойчиво - это природа, как мы ее знаем. Если сферы расположены на вершине холма с максимальной потенциальной энергией, они обычно скатываются вниз и тем самым преобразуют свою потенциальную энергию в кинетическую.«Однако, если сферы имеют отрицательную температуру, их кинетическая энергия уже будет настолько большой, что не сможет увеличиваться дальше», - объясняет Саймон Браун, докторант исследовательской группы. «Таким образом, сферы не могут скатиться вниз и остаются на вершине холма. Таким образом, ограничение по энергии делает систему стабильной! » Состояние с отрицательной температурой в их эксперименте действительно так же стабильно, как и состояние с положительной температурой. «Таким образом, мы создали первое состояние с отрицательной абсолютной температурой для движущихся частиц», - добавляет Браун.
Материя при отрицательной абсолютной температуре имеет целый ряд поразительных последствий: с ее помощью можно создавать тепловые двигатели, такие как двигатели внутреннего сгорания, с КПД более 100%. Однако это не означает, что нарушается закон сохранения энергии. Вместо этого двигатель мог не только поглощать энергию из более горячей среды и, таким образом, работать, но, в отличие от обычного случая, также и из более холодной среды.
При чисто положительных температурах более холодная среда, напротив, неизбежно нагревается, поэтому поглощает часть энергии горячей среды и тем самым ограничивает эффективность.Если горячая среда имеет отрицательную температуру, возможно одновременное поглощение энергии обеих сред. Таким образом, работа, выполняемая двигателем, больше, чем энергия, отбираемая только от более горячей среды - КПД превышает 100 процентов.
Достижение мюнхенских физиков может быть дополнительно интересно для космологии, поскольку термодинамическое поведение отрицательной температуры обнаруживает параллели с так называемой темной энергией. Космологи постулируют темную энергию как неуловимую силу, которая ускоряет расширение Вселенной, хотя на самом деле космос должен сжиматься из-за гравитационного притяжения между всеми массами.Подобное явление наблюдается в атомном облаке в мюнхенской лаборатории: эксперимент основан на том факте, что атомы в газе не отталкиваются друг от друга, как в обычном газе, а вместо этого взаимодействуют привлекательно. Это означает, что атомы оказывают отрицательное давление вместо положительного. Как следствие, атомное облако хочет сжаться и действительно должно коллапсировать - как и следовало ожидать от Вселенной под действием гравитации. Но из-за его отрицательной температуры этого не происходит.Газ спасен от коллапса, как и Вселенная.
.
