零下273.15摄氏度,为什么是最低温度?这是怎么来的呢?今天我们就来谈谈最低温度。
首先,我们要知道什么是绝对零度。
绝对零度,指的是热力学的最低温度,是粒子动能低到量子力学最低点时物质的温度。但是,绝对零度是仅存在于理论中的温度下限值,热力学的温标为K,0K就等于摄氏温标零下273.15度(即为-273.15℃)。
接下来,我们要说温度到底是怎么来的。
物质的温度取决于其内原子、分子等粒子的平均动能。根据麦克斯韦-玻尔兹曼分布,粒子平均动能越高,物质温度就越高。理论上,若粒子平均动能低到量子力学的最低点时,物质就可以达到绝对零度。但是,根据热力学的第三定律,绝对零度是无法达到,只能无限的接近。任何空间必然存在能量和热量,它们在不断进行相互转换但是永远不会消失。所以,绝对零度是不存在的,除非该空间自始就没有任何能量和热量。
简单来理解,就是物体的温度实际上就是原子在物体内部的运动。当我们感觉一个物体比较热的时候,就说明该物体的原子在快速的运动;当我们感觉一个物体比较冷的时候,那么就说明该物体内部的原子运动速度较慢。
绝对温度零度(0K)相当于摄氏零下273.15度(-273.15℃)被称为"绝对零度",是自然界中可能的最低温度。在绝对零度下,原子的运动完全停止了,那么我们就能够精确地测量出粒子的速度(0)。
在1890年,德国的物理学家马克斯·普朗克引入了普朗克常数,表明了这样的一个事实:粒子速度的不确定性、位置的不确定性的乘积一定不能小于普朗克常数。这是我们所在的宇宙所具有的一个基本的物理定律。但是,当粒子处于绝对零度之时,其运动的速度为零,粒子的速度确定并且乘积为零,就会与这个定律相悖,所以我们就可以得出一个结论,就是绝对零度是不可以达到的。
科学家们在对绝对零度的研究中,发现了一些神奇的现象。比如氦在我们自然界中是以气体的方式存在,但是它在-268.9℃时变为了超液态,当温度继续降低时,原本装在容器里的液体氦,会从只有0.01毫米的缝隙中溢出,同时液体具有的粘滞性消失了。
题外趣闻:
智利的天文学家发现了宇宙中最冷的地方,这个宇宙最冷的地方我们叫做"回力棒星云",其正式名字为布莫让星云。在那里,温度是零下272摄氏度,是人类目前所知的自然界中最寒冷的地方,被称为"宇宙冰盒子"。我们知道,布莫让星云的温度仅比绝对零度高出近1摄氏度。布莫让星云的温度也是证明宇宙起源的大爆炸理论最显著有力的证据之一,因为其可能是作为宇宙起源的大爆炸后,留存至今的温度。
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