为什么绝对零度是极限温度(零下300度的绝对零度)

我们人类对温度的感觉非常敏感。 否则,火星和冥王星的探索将不成问题。 显然,温度太高或太低。 很容易让人无法接受。 一旦温度过高或过低,也会影响我们的身体。 不过目前发现的最高温度是14万……后面有几个零,具体数字是140000……亿。

为什么绝对零度是极限温度(零下300度的绝对零度)(1)

最高温度自然会有最低温度。 现在公认的最低温度只有-273.15℃,也就是我们常说的绝对零。 相比之下,两者的差距实在是太大了,最低温度不是低了一点点,但实际最低温度却比最高温度恐怖多了,连光都会“冻死”? 这是怎么回事? 让我们来看看。

理论上的绝对零处于绝对静止的状态。

为什么绝对零度是极限温度(零下300度的绝对零度)(2)

我们对温度最直接的感受就是冷热,但这只是身体对外界的感知,并不是温度的本质。 温度的本质是粒子的运动。

从微观上看,宇宙中所有的物质都是由粒子组成的,而且所有的粒子无时无刻不在进行着随机运动,而且粒子运动得越快,温度就越高,也就是 说在冰冷的石头里面,它的粒子也在运动,但是相对而言,其他物质的粒子运动的速度没有那么快。

但是物体的运动速度是有限的,只能无限接近光速,而达不到光速。 这是否意味着温度有上限? 事实告诉我们,温度没有上限,只有下限,因为温度实际上并不取决于运动,而是由动能产生的动能决定的。

为什么绝对零度是极限温度(零下300度的绝对零度)(3)

由于粒子的动能没有明确的限制,因此温度没有上限。 通常,我们所说的普朗克温度只是现代物理学所能描述的最高温度。 的趋势。 那么为什么说温度有下限呢?

在物理学中,绝对零被用作温度的下限,即使采用现代技术,也无法达到绝对零。 根据量子力学中的“测不准原理”,位置和动量一直在变化,无法确定粒子的具体位置,即宇宙中的粒子始终处于运动状态。 如果粒子是完全静止的,那么不确定性原理与量子有关。力学会被颠覆,所以温度会有下限。

另外,在物理学中,绝对零可以通过理想气体方程得到,但是当理想气体达到绝对零时,气体就不再是气体了,它可能是固体,也可能是 一种液体,此时,它不再符合热力学的相关定律。

为什么绝对零度是极限温度(零下300度的绝对零度)(4)

理论上,如果它达到绝对零,宇宙中的一切都会停止运动,包括光。 光真的会被绝对零“冻结”吗?

绝对零不能“冻结”光。

首先,讨论这个问题其实是没有意义的,因为上面说了,宇宙中不可能达到绝对零,也没有绝对零。 当然,讨论这个问题有点多余。

在当代科学中,绝对零仍然是一个热门的研究方向。 目前,实验室的科学家们一直在努力接近绝对零。 此外,他们还发现,温度达到负272摄氏度的半人马座杆状星云的回拉力距离绝对零仅1.5摄氏度。

为什么绝对零度是极限温度(零下300度的绝对零度)(5)

其次,即使有绝对零,根据绝对零的定义,在绝对零的环境中,粒子是完全静止的,没有任何能量,而光是一种 能量波,它本身就有能量。

当光到达绝对零的环境时,按照常识会发生能量转换,所以不符合绝对零的要求,而且整个过程是自相矛盾的,所以这个问题不 一点也不。 解,也可以认为绝对零不能“冻结”光。

1750年代,Kelvin首先提出了“绝对零”的概念,可惜经过这么多年的研究,到现在,甚至处于人类科技的最高水平 ,仍然无法达到绝对零,目前只能无限接近绝对零,因为温度与分子的运动有关,分子总是处于不规则运动状态。

温度和光速一样,也是一个极限值,只存在于理论上,永远不可能存在于现实中。

为什么绝对零度是极限温度(零下300度的绝对零度)(6)

所以,光和绝对零一起讨论是没有意义的。 让我谈谈最重要的一点。 绝对零的环境是没有能量的,光可以传播能量,有光就一定有能量。 从这个角度来说,两者是密不可分的。法并存。

但不可否认,绝对零的研究意义重大,给我们带来了很多理论成果,也为人类研究宇宙提供了很多有力的证据。

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