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絕對零度換算華氏度

圖文 更新时间:2024-08-15 17:11:25

絕對零度換算華氏度(為什麼絕對零度不取整為-300攝氏度)1

就目前所知,宇宙最低溫度是絕對零度,為-273.15攝氏度。那麼,為什麼最低溫度不是-300度,而是這麼一個看似奇怪的數值呢?

事實上,這個原因很簡單,并不是什麼重大内在物理規律在起作用,而是源于人類的定義。那麼,人類是如何定義溫度的呢?

在日常生活中,為了衡量物體的冷熱程度,我們需要經常用到溫度的概念。為此,科學家定義了一種常用的溫标——攝氏溫标,符号為℃。根據攝氏溫标的定義,在1個标準大氣壓的情況下,水的冰點被定義為0攝氏度,水的沸點被定義為100攝氏度,然後再将其等分,這樣就得到了攝氏溫标。

絕對零度換算華氏度(為什麼絕對零度不取整為-300攝氏度)2

攝氏溫标最早由物理學家安德斯·攝爾修斯在18世紀提出。不過,最初的攝氏溫标與現在是相反的,水的冰點被定義為0 ℃,水的沸點被定義為100 ℃。後來,另一位物理學家讓·皮埃爾·克裡斯汀提出了改變,這才有了我們現在使用的攝氏溫标。

攝氏溫标并不遵循絕對标度或比值系統,而是遵循相對标度或區間系統。質量遵循絕對标度,如果把物體的質量翻倍,那麼,得到的東西會包含兩倍的物質,而物體的量從10公斤到20公斤的變化量與從100公斤到110公斤的變化量是一樣的。然而,攝氏溫标與熱能卻沒有這樣的關系。10 ℃和20 ℃與100 ℃和110 ℃之間的差值都為10 ℃,但是熱能變化幅度并不一樣,而且20 ℃溫度所擁有的熱能并不是10 ℃的兩倍。

真正遵循絕對标度的是開氏溫标,又稱熱力學溫标,符号為K。溫度反映的是冷熱程度,而物體的冷熱程度從根本上講是由組成粒子的熱運動劇烈程度所決定的。當粒子熱運動停止時,溫度達到最低,這個溫度被定義為0 K。由于開氏溫标存在固有零點,所以它遵循比值系統,20 K溫度所擁有的熱能是10 K的兩倍。

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根據攝氏溫标的定義,可以通過實驗以及理論推算得出,絕對零度為-273.15 ℃。這樣還能得到開氏溫标和攝氏溫标的轉換關系:K=℃ 273.15。

絕對零度換算華氏度(為什麼絕對零度不取整為-300攝氏度)4

當然,我們也可以定義一種溫标,使得絕對零度為-300度。按照這種溫标的定義,水的冰點為-26.85度‬,沸點為73.15‬度。另外,如果按照華氏溫标,絕對零度為-459.67 ℉。

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