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科學奇問:為什麼人類能造10萬億度高溫,卻無法突破絕對零度

2021-09-28由 現場可程式設計邏輯閘陣列 發表于 歷史

科學奇問:為什麼人類能造10萬億度高溫,卻無法突破絕對零度

溫度對我們來說是看不見的,因此我們無法獨自準確地描述溫度,但是我們可以根據溫度的變化來決定自己穿衣打扮。 如果溫度高,則熱;如果溫度低,則冷。 這是生活中的常識。

科學奇問:為什麼人類能造10萬億度高溫,卻無法突破絕對零度

那人類為什麼會創造高溫,卻不能突破低溫,高溫是可以無限增加的量。 低溫在一定水平上很低,並且沒有任何方法可以減低該溫度,例如絕對零減273。15度,這是無法與該低溫進行比較的。

溫度的本質是什麼?

科學奇問:為什麼人類能造10萬億度高溫,卻無法突破絕對零度

當您先將手放在0度的水中然後再將其放入40度的水中時,顯然您會發現第一個盆中的水很冷,而第二個盆中的水很熱,所以溫度很冷和熱的概念。

但是從微觀的角度來看,溫度是用來表示物體分子的熱運動強度的。 可以說溫度是由物體分子的熱運動引起的。 如果分子的熱運動劇烈,則物體的溫度會更高。 這種型別的微觀運動的強度決定物質的溫度,簡而言之,溫度是物體分子之間平均動能的表現。

宇宙最高溫度。

大爆炸是當今宇宙起源的主要理論,並且被天體物理學家廣泛認可。天文學的觀測證據(例如恆星紅移和微波宇宙背景輻射)也為它提供了支援。

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大爆炸理論認為宇宙一開始只是一個奇點。從理論上講,這種奇點沒有空間,這意味著宇宙的半徑接近於零,是它具有無限的密度和無限的高溫。一個具有無限小體積的“點”,因此奇點爆炸的那一刻被認為是自宇宙出現以來的最高溫度。在量子物理學中,該溫度稱為

普朗克溫度

普朗克溫度是指大爆炸開始時普朗克第一次出現時的宇宙溫度。它達到了1。416833(85)×10的32次冪K,大約為1。4億億億度。從理論上可以推斷出宇宙中最高的溫度。

最低溫度的設定值為-273。15攝氏度,最低溫度的極限也稱為絕對零,因此-273。15攝氏度在熱力學中為絕對零。

絕對零度的發現

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16世紀末,法國物理學家阿蒙頓發現,低於水的沸點,溫度與氣體的壓力成正比。 他認為壓降是有極限的,因此溫度也有一個較低的極限。 透過計算,他估計溫度的下限為-246℃。

後來,科學家還發現氣體與壓力和溫度有關:當壓力增加或溫度降低時,氣體量減少。 因此,在1787年,法國物理學家查爾斯(Charles)將此定律為:對於一定質量的氣體,壓力是恆定的,並且溫度每下降1℃,氣體的體積就會減少到0°C時的體積的1/273 。 溫度為1°C,因此最低溫度被認為是-273。15攝氏度,絕對為零。但是根據熱力學第三定律,絕對零是不可能實現的。

為什麼達不到絕對零度?

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根據溫度的本質,粒子的熱運動會產生動能,而動能的變化與溫度的變化成正比。根據以上描述,當這些粒子完全靜止且處於靜態時,那不對應的就是最低溫度。

雖然這聽起來很一致,但實際上是錯誤的。隨著上世紀量子力學的發展,人們知道微觀粒子具有波粒二象性,描述微觀粒子的行為與宏觀粒子的行為是完全不同的,無論它是確定性的還是機率性的。

因此,微觀顆粒不可能在特定位置完全停止,也就是說,顆粒的運動不能完全停止,因此溫度自然不能下降到絕對零。實際上,絕對零值等於光速(當科學家透過粒子加速器加速粒子時,粒子的速度可以達到光速的99。999%,但無法達到光速)。它只能無限接近,卻永遠無法達到。

最後

絕對零是宇宙中的最低溫度,並且宇宙中的所有溫度都將高於絕對零度。

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