什么不能达到绝对零度?

上海科技报科普问答主持人:主任记者 吴苡婷绝对零度就是-273.15℃,也就是0开尔文,是自然界中物质的最小温度。我们知道,温度是物质的冷热程度,也就是热量,热量在物质内部的微观世界表现为微观粒子的运动程度。物体内部所有粒子运动的平均动能的宏观反应就是温度。举一个简单的例子:在标准大气压下,当水的温度低于0℃时,其内部水分子由于温度太低,运动程度小,分子间距离也就近,所以水呈现为冰的状态,当温度高于0℃时,由于温度的升高,水分子的运动程度也变得活跃,分子间的间距也增大,宏观表现为液态水,当温度继续提升,水分子运动程度越来越剧烈,个别水分子脱离整个水的集体飞向外界,这就是蒸发现象,当温度达到100℃时,水分子的运动状态变得极为剧烈,分子间的距离也变得很大,宏观表现为水蒸气。

所以温度越高,粒子的运动程度越剧烈,温度越低,粒子的运动程度就越微弱。为什么绝对零度达不到?量子力学限制我们达不到绝对零度。量子力学不允许绝对静止的粒子存在。量子力学里有一个著名的原理:测不准原理,测不准原理规定了我们永远无法准确测量粒子的运动状态和动量。如果运动的状态测得越准,则动量的误差测量会很大,反之,动量测得越准,则运动状态的测量误差就越大。

超过光速和超过绝对零度哪个可能实现?

我想想哈~怕是做梦的时候能实现。。哈哈光速是相对论里提到的,绝对零度是热力学的范畴。但是这两个都是极限:除了电磁波,其余的质量体速度再快也达不到光速;对于绝对零度,就代表着微观粒子的动能都为零,这是绝对不会发生的事。①关于光速这一点,是老生常谈的梗了。狭义相对论里的洛伦兹变换因子已经明确指出超越不了光速。

对于那些想穿越的人,目前只能是期盼,突然出现某位物理大神,提出了新理论—穿越是可行滴!否则的话,就顶多搞搞虫洞吧②在绝对零度这方面,只能告诉你,连宇宙本身都是有“温度”的,微波背景辐射在2.7k左右,换成摄氏度就在-270左右,比绝对零度高了约3摄氏度。到了我们的日常生活,一杯水为例,到绝对零度也就意味着水分子的动能为零,像什么布朗运动就没了,就好像时间停止了一般。

为什么高温没有上限,而低温却有一个绝对零度在限制?

先来看看我们所能理解的温度变化吧。-273.15℃ 绝对零度,是温度的极限。目前,我们可以制造距绝对零度只差三千万分之一度的低温,但仍不可能得到绝对零度。-264°C 铌钛合金的超导临界温度,这个温度下呈现超导抗磁的特性。-240℃ 冥王星的最低温度-120℃ 月球表面温度最低值-117℃ 酒精的凝固温度,所以酒精的温度计可以在极地使用,而水银温度计不可以。

-90℃ 地球最低温 、大气最低气温-70℃ 北极最低气温-50℃ 雪莲,世界上最不怕冷的花,即使-50℃,也鲜花盛开。42℃ 人体温度极限100℃ 开水700℃ 烟头、蚊香的温度1534℃ 高炉铁水3410℃ 钨的熔点熔点最高的物质是铪合金(Ta4HfC5),熔点高达4215℃地心温度约为6000℃太阳中心温度约为2000万℃。

5亿℃ 普林斯顿等离子物理实验室中的托卡马克核聚变反应堆利用氘和氚的等离子混合体于1994年5月27日创造出来的4万亿℃ 美国能源部布鲁克海文国家实验室(Brookhaven National Laboratory)用巨型粒子对撞机对撞金元素离子,制造出了“超级大爆炸”。制造出了有史以来实验室中的最高温度———4万亿摄氏度。

从-273.15℃到4000000000000℃,看似温度没有上限,这不过是我们的错觉罢了。其实温度同样是有上限的。根据黑体辐射理论,只要有温度就会辐射出特定的电磁波,其中的波长与温度直接相关,温度越高,波长也就越短。由量子理论可知波长的最短空间长度为“普朗克长度”,用这样的方法反推出最高的温度也就是普朗克温度,数值为1.41 x 10^32 K。

温度下限,大家已经很好理解了。温度是物质内部振动强度的表征,振动的越剧烈温度越高,而完全静止不运动便是温度的下限了。所以理论上算得如果物体中的原子、分子完全不动,便是零下273.15度。如果觉得这些理论晦涩难懂,给大家来个通俗易懂的。我们生活的宇宙是137亿年前,由一个极度致密炽热的奇点爆炸产生的。爆炸的原点温度便是1.41 x 10^32 K!这是宇宙曾经有过的最高的温度,如同一个炮竹,爆炸之后便开始膨胀,温度也开始下降。

温度没有上限,恒星温度都能达到几百万度,为什么会有绝对零度这个下限呢?

温度就是物体的冷热程度,实质上是物体内部分子和原子的无规则运动和振动所具有的动能,物体内部的分子和原子振动的频率越高,振幅越大,所具有的动能就越大,温度就越高。恒星内部在极高的压力下,不停地进行热核反应,热核反应就是两个原子核的碰撞,两个原子核之间的距离相对是很大的,当两个原子核相互靠近时,两个原子核之间的核力会相互吸引,并且以极高的速度碰撞。

绝对零度是一种怎样的状态?有科学家曾说绝对零度是可以突破的,是真的吗?

此题如果进入高考物理试卷,应该属于中等偏上较难的题。难在需要综合分析。绝对零度是一种什么状态?換成摄氏温度就是零下273.15度。按照国际温标,绝对零度OK==一273.15℃。式中K,表示单位开尔文。温度是物体内能的宏观反映。物体内能由分子动能加上分子势能总和。当物体处于绝对零度时,所有分子的动能和分子的势能,总和意味着必然是零。

但是反过来考虑:不同物质,分子结构不同的物体,要使物体内能变成零,並不需要统一的温度。例如氮气一196℃;而氦气却要达到再低一些,一200℃才行。进一步分析如下:各种物体在零下200度附近r,都会成结冰状态。体积收缩为最小。①当分子间距r大于几十个纳米时,分子之间处于分子引力范围。当r→ro时引力变小。

②而当r=ro时,分子引力=分子斥力。意味着两个分子相依触,但无挤压。请注意,意味两个分子都不能运动。此状态下,物体内部旣无分子动能,也无分子势能!以上面分析,不难得出结论:当温度还未低到摄氏零下273.15时,(即是国际温标的0K时)各种元素构成的,各种形态的物质,它们的分子动能和分子势能就都是0了。

这个数据一直被物理学家公认。特别提醒:以上讨论适用范围限于地球范围。属于高考范围问题。△关于黑洞的温度问题。这是一个很复杂的问题。在这里,借助下面天体物理学的公式,做一简化的讨论。比太阳大几倍的超大黑洞,绝对温度比地球上的0K(一273.15℃)还要高一点点,仅仅高百万分之一度。丅==hCv3/8丌KGMCv3代表光速的三次方。


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