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273攝氏度是絕對零度嗎

圖文 更新时间:2024-09-11 16:49:34

273攝氏度是絕對零度嗎?想必你一定知道絕對零度是-273.15℃,那問題來了,為什麼絕對零度會是這個數字?會不會随着我們認知的提升,絕對零度也發生改變?,下面我們就來聊聊關于273攝氏度是絕對零度嗎?接下來我們就一起去了解一下吧!

273攝氏度是絕對零度嗎(為什麼絕對零度是溫度的下限)1

273攝氏度是絕對零度嗎

想必你一定知道絕對零度是-273.15℃,那問題來了,為什麼絕對零度會是這個數字?會不會随着我們認知的提升,絕對零度也發生改變?

其實,答案很顯然,絕對零度并不會改變。那具體是咋回事呢?

今天,我們來聊一聊這個問題。

溫度

要搞清楚這個問題之前,我們要先弄明白一個問題:溫度是什麼?或者說,為什麼我們能夠感受到溫度的存在?這個問題的本質是在問:熱到底是什麼?

一開始确實困擾着科學家們,一開始有人認為“熱”是一種物質,就好像空氣一樣附着在物體上,這也被稱為熱質說。但後來科學家發現這個解釋行不通,尤其是我們發現:摩擦也可以生熱

因此,基于“摩擦生熱”的現象,科學家就在思考:熱會不會是一種運動?

這也引來了一群科學家進行研究,并且他們提出了“熱現象”的微觀解釋:物體分子熱運動。因此,溫度也就是物體分子熱運動的劇烈程度。

那該如何去理解呢?我們知道,物體都是由微觀粒子構成的,比如:水是由水分子構成。但這些微觀粒子并不是整整齊齊,一個緊挨着一個地排列在一起。實際上,它們的狀态更像是橫七豎八地到處亂逛。

我們感覺到一個物體溫度高,實際上就是這些微觀粒子,從整體上看運動得很劇烈,我們用分子的平均動能來衡量。也就是說,當溫度越高時,分子的平均動能就越大,反之亦然

絕對零度是什麼樣的?

知道了溫度到底是什麼,其實也就很容易推出絕度零度。由于溫度和分子的熱運動有關,因此,絕對零度理所應當就是分子熱運動最不劇烈所對應的溫度,或者說分子幾乎不動所對應的溫度,通過這個推論,我們就知道,絕對零度應該對應的是-273.15℃。

當然,這裡我們要補充一點,我們熱力學定律大多都是18-19世紀提出來的,随着科學的發展,人類的認知也在提升。20世紀誕生了現代物理學的兩大支柱。其中,量子力學是微觀世界的主流理論。而在量子力學中有一條基石理論:不确定性原理。這是由科學家海森堡提出來的。

他認為,一個微觀粒子的位置信息和動量信息是不可能同時被我們觀測到的,如果你把位置信息測得很準,那動量信息就不準了;同樣地,如果你把動量信息測得很準,位置信息也就不準了。

随着20世紀實驗物理學的發展,不确定性原理已經被證明是非常堅實的理論了。因此,按照不确定性原理,絕對零度時,微觀粒子不可能是靜止的。

如果微觀粒子是靜止的,我們就可以同時知道微觀粒子的位置信息和動量信息了,這違背了海森堡不确定原理。所以,微觀粒子在最低能量狀态時,也應該是在一定範圍内振動。

從絕對零度的定義來看,未來無論科學如何發展,這個溫度都不可能變。這是因為絕對零度所對應的是微觀粒子的平均動能在量子力學的最低時的溫度,不可能出現比最低還要低的情況。因此,不可能出現比絕對零度還要低的溫度。

不僅如此,應該說,連絕對零度都是不可能達到的。為什麼這麼說呢?

絕對零度能達到麼?

這來自于熱力學第三定律。這個定律是這麼表述的:

理想狀态下,所有純物質的完美晶體趨近于絕對零度時,熵值為零。

或者說,絕對零度不可達到。

這個定律最早是由瓦爾特·能斯特總結而來的,是熱力學四大定律之一。

其實要理解這個理論,我們可以來想象一下,如果你要讓溫度降低,你會如何做?

熱的傳遞一般分為三種形式:熱對流、熱傳導、熱輻射

無論用什麼樣的辦法,如果要讓物體降溫,我們就得利用更低溫度的東西來給它降溫。問題是絕對零度已經是最低溫度了,我們如何拿一個比絕對零度的東西來給它降溫呢?

當然,對于熱力學第三定律,很多科學家是很願意挑戰的,他們用"絕熱去磁”來降溫,用這個辦法實現了隻比絕對零度高5*10^-10K,但始終沒能達到0K。

總結

絕對零度是微觀粒子的平均動能,在量子力學的最低點時所對應的溫度。根據熱力學第三定律,絕對零度是不可能達到,更不能存在比絕對零度還要低的溫度。

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