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人類能創造上億度的低溫,卻未能突破絕對零度,為何會這樣?

更新時間:2023-09-14 文章作者:佚名 信息來源:網絡整理 閱讀次數:

溫度對于我們來說看不見摸不著的,因此借助自身難以來對其進行精確的描述,但我們卻可以依據氣溫變化情況來決定的我們的穿衣裝扮,溫度高,那就是熱;溫度低,那就是冷,這是生活中的常識。UUX物理好資源網(原物理ok網)

溫度的本質是哪些?UUX物理好資源網(原物理ok網)

從宏觀上的簡單理解,就是一個拿來表示物體冷熱程度的物理量,如果有兩盆水,溫度分別是0攝氏度,40攝氏度。UUX物理好資源網(原物理ok網)

當你先把手放在0度的水底以后,再把手放在40度的水底,你會很明顯的發覺第一盆水是冷的,第二盆水是熱的,所以氣溫就是冷和熱兩個概念。UUX物理好資源網(原物理ok網)

但從微觀上來理解,溫度是拿來表示物體分子熱運動的劇烈程度,可以說濕度是由物體分子熱運動而形成的,如果分子的熱運動越劇烈,物體的氣溫就越高,而分子這些微觀運動的劇烈程度就決定了物質濕度的高低,總而言之氣溫就是物體分子間的平均動能的表現(這里須要注意的是平均動能物體分子熱運動的劇烈程度,而不是單個或多個分子,因為在單個分子內不存在體溫)。UUX物理好資源網(原物理ok網)

根據科學家們研究發覺,目前月球上的最高溫是坐落月球的內核,溫度高達6000攝氏度以上,比太陽的表面水溫還要高,這主要是因為在月球內部存在著巨大的壓力,而在這些高壓下,物質的氣溫也急劇增高。UUX物理好資源網(原物理ok網)

但若果在太陽系內比較的話,這個氣溫就不算高了,因為氣溫最高的是太陽,太陽的內核氣溫直接高達2000萬攝氏度。UUX物理好資源網(原物理ok網)

雖然太陽的內核氣溫可以達到2000萬攝氏度,但是在廣袤無垠的宇宙中還存在著比太陽更大的星體和星球,而星體的質量越大氣溫也就越高,因此這種星體氣溫很可能比太陽高得多,于是科學家們就覺得氣溫沒有上限。UUX物理好資源網(原物理ok網)

那么氣溫有上限嗎?UUX物理好資源網(原物理ok網)

首先體溫的本質是粒子的熱運動劇烈程度,而粒子的運動則會形成動能,說白了的話就是氣溫的變化也就是動能的變化。由狹義相對論可以得到,動能會隨著速率趨近于光速而顯得無窮大,但這并不意味著氣溫就沒有上限了。UUX物理好資源網(原物理ok網)

粒子的熱運動劇烈程度形成的動能,其上限就是光速,因此并不可以說氣溫可以無窮下降。UUX物理好資源網(原物理ok網)

而科學家將體溫的上限值稱為普朗克溫度物體分子熱運動的劇烈程度,它的值超出了我的的想像,不過這樣的低溫在現實生活中不可能再出現了,因為宇宙中可能只有138億年奇點發生大爆炸的頓時才達到了這個氣溫。UUX物理好資源網(原物理ok網)

宇宙最高溫度。UUX物理好資源網(原物理ok網)

宇宙大爆炸是現今宇宙起源的主流理論,也廣泛的被天文物理學家們所認同,同時也有星系紅移現象和宇宙微波背景幅射等天文觀測證據所支持的。UUX物理好資源網(原物理ok網)

大爆炸理論覺得,宇宙在最初的時侯只是一個奇點,理論上這個奇點是沒有空間的,也就是說其宇宙直徑規格趨近于零,但它卻是一個密度無限大,溫度無限高,體積無限小的一個“點”,所以奇點爆燃的那種時刻被覺得是宇宙出現以來氣溫最高的一個時刻,在量子物理學中,這個氣溫被稱為普朗克溫度。UUX物理好資源網(原物理ok網)

普朗克溫度指的是宇宙大爆炸開始的第1個普朗克時間中宇宙的氣溫,達到了1.(85) × 10的32次方K,也就是大概1.4億億億億度,這也是目前理論上猜想出的宇宙最高溫度。UUX物理好資源網(原物理ok網)

熱燒傷的損傷程度主要取決于_物體分子熱運動的劇烈程度_什么是維持物體運動UUX物理好資源網(原物理ok網)

關于最低體溫的定義數值為—273.15攝氏度,即最低溫度的極限,也被稱為絕對零度,因此-273.15℃就是熱力學當中的絕對零度。UUX物理好資源網(原物理ok網)

絕對零度的發覺。UUX物理好資源網(原物理ok網)

在16世紀末,法國物理學家阿蒙頓發覺,在水的沸點以下,溫度與二氧化碳的壓力成正比。他覺得浮力的增長是有極限的,因此氣溫也是有下限的,通過估算他覺得體溫的下限是—246℃。UUX物理好資源網(原物理ok網)

后來科學家們還發覺,氣體的容積與壓力和濕度有關,當壓力減小或濕度增加時,氣體容積就縮小。于是到了1787年,法國物理學家查爾斯把它寫成了一條定理:對于一定質量的二氧化碳,壓強是恒定的,溫度每升高1℃,氣體的容積就縮小到0℃時容積的1/273,因此就覺得最低氣溫為—273.15攝氏度,即絕對零度。UUX物理好資源網(原物理ok網)

但是依照熱力學的第三定理,絕對零度是不可能達到的。UUX物理好資源網(原物理ok網)

為什么達不到絕對零度?UUX物理好資源網(原物理ok網)

根據氣溫的實質,粒子的熱運動形成了動能,動能的變化與氣溫的變化是呈現反比關系的,通過前面的描述,當這種粒子完全不動,處于靜止狀態的時侯,那不對應的就是最低氣溫嗎?UUX物理好資源網(原物理ok網)

雖然這看起來很符合,但這顯然是錯的。隨著上世紀量子力學的發展,我們曉得微觀粒子是具有波粒二象性的,描述了微觀粒子的行為是和宏觀完全不同的,是具有不是確定性以及概率性的。UUX物理好資源網(原物理ok網)

因此,微觀粒子不可能完全停在某個位置上,也就是說粒子的運動不可能完全停止,因此氣溫自然也不可能增長到絕對零度。其實絕對零度就和光速一樣(科學家通過粒子加速器對粒子加速的時侯,粒子的速率可以達到99.999%光速,可就是未能實現光速) 只能無限接近但永遠沒法達到。UUX物理好資源網(原物理ok網)

因此,絕對零度就是宇宙的最低氣溫,在宇宙內的所有室溫就會低于絕對零度。UUX物理好資源網(原物理ok網)

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