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  • 人類所能制造出來的最低溫度是多少`?

    人類所能制造出來的最低溫度是多少`?
    希望大家能夠給我個準確的答案`..
    物理人氣:796 ℃時間:2020-03-28 20:01:28
    優(yōu)質(zhì)解答
    絕對零度,也就是-273.15℃(攝氏度).
    沒有一個地方有這個溫度,人類也不可能制造出來這個溫度,只能無限的接近.在這溫度下物體沒有熱能.
    定義或解釋
    理論上的最低溫度,把-273.15℃定作熱力學溫標(絕對溫標)的零度,叫做絕對零度(absolute zero). 絕對零度的單位是開爾文(K±)
    說明
    ①在中學階段,對于熱力學溫標和攝氏溫標間的換算,是取近似值T(K)=t(℃)+273.實際上,如以水的冰
    點為標準,絕對零度應比它低273.15℃所以精確的換算關系應該是T(K)=t(℃)+273.15.
    ②絕對零度是根據(jù)理想氣體所遵循的規(guī)律,用外推的方法得到的.用這樣的方法,當溫度降低到-273.15℃時,氣體的體積將減小到零.如果從分子運動論的觀點出發(fā),理想氣體分子的平均平動動能由溫度T確定,那么也可以把絕對零度說成是“理想氣體分子停止運動時的溫度”.以上兩種說法都只是一種理想的推理.事實上一切實際氣體在溫度接近-273.15℃時,將表現(xiàn)出明顯的量子特性,這時氣體早已變成液態(tài)或固態(tài).總之,氣體分子的運動已不再遵循經(jīng)典物理的熱力學統(tǒng)計規(guī)律.通過大量實驗以及經(jīng)過量子力學修正后的理論導出,在接近絕對零度的地方,分子的動能趨于一個固定值,這個極值被叫做零點能量.這說明絕對零度時,分子的能量并不為零,而是具有一個很小的數(shù)值.原因是,全部粒子都處于能量可能有的最低的狀態(tài),也就是全部粒子都處于基態(tài).
    ③由于水的三相點溫度是0.01℃,因此絕對零度比水的三相點溫度低273.16℃.
    絕對零度表示那樣一種溫度,在此溫度下,構(gòu)成物質(zhì)的所有分子和原子均停止運動.所謂運動,系指所有空間、機械、分子以及振動等運動.還包括某些形式的電子運動,然而它并不包括量子力學概念中的“零點運動”.除非瓦解運動粒子的集聚系統(tǒng),否則就不能停止這種運動.從這一定義的性質(zhì)來看,絕對零度是不可能在任何實驗中達到的,但目前科學家已經(jīng)在實驗室中達到距離絕對零度僅百萬分之一攝氏度的低溫.所有這些在物質(zhì)內(nèi)部發(fā)生的分子和原子運動統(tǒng)稱為“熱運動”,這些運動是肉眼看不見的,但是我們會看到,它們決定了物質(zhì)的大部分與溫度有關的性質(zhì). 正如一條直線僅由兩點連成的一樣,一種溫標是由兩個固定的且可重復的溫度來定義的.最初,在一標準大氣壓(760毫米水銀柱,或760托)時,攝氏溫標是定冰之熔點為0℃和水之沸點為100℃,絕對溫標是定絕對零度為0K和冰之熔點為273K,這樣,就等于有三個固定點而導致溫度的不一致,因為科學家希望這兩種溫標的度數(shù)大小朝等,所以,每當進行關于這三點的相互關系的準確實驗時,總是將其中一點的數(shù)值改變達百分之一度. 現(xiàn)在,除了絕對零度外,僅有一固定點獲得國際承認,那就是水的“三相點”.1948年確定為273.16K,即絕對零度以上273.16度.當蒸氣壓等于一大氣壓時,水的正常冰點略低,為273.15K(=0℃=32°F),水的正常沸點為373.15K(=100℃=212°F).這些以攝氏溫標表示的固定點和其他一些次要的測溫參考點(即所謂的國際實用溫標)的實際值,以及在實驗室中為準確地獲得這些值的度量方法,均由國際權度委員會定期公布.
    科學家在對絕對零度的研究中,發(fā)現(xiàn)了一些奇妙的現(xiàn)象.如氦本是氣體(氦是自然界中最難液化的物質(zhì)),在-268.9℃時變成液體,當溫度持續(xù)降低時,原本裝在瓶子里的液體,卻輕而易舉地從只有0.01毫米的縫隙中,很容易地溢到瓶外去了,繼而出現(xiàn)了噴泉現(xiàn)象,液體的粘滯性也消失了.
    為什么不能達到絕對零度
    1848年,英國科學家威廉·湯姆遜·開爾文勛爵(1824~1907)建立了一種新的溫度標度,稱為絕對溫標,它的量度單位稱為開爾文(K).這種標度的分度距離同攝氏溫標的分度距離相同.它的零度即可能的最低溫度,相當于攝氏零下273度(精確數(shù)為-273.15℃),稱為絕對零度.因此,要算出絕對溫度只需在攝氏溫度上再加273即可.那時,人們認為溫度永遠不會接近于0K,但今天,科學家卻已經(jīng)非常接近這一極限了.
    物體的溫度實際上就是原子在物體內(nèi)部的運動.當我們感到一個物體比較熱的時候,就意味著它的原子在快速運動:當我們感到一個物體比較冷的時候,則意味著其內(nèi)部的原子運動速度較慢.我們的身體是通過熱或冷來感覺這種運動的,而物理學家則是絕對溫標或稱開爾文溫標來測量溫度的.
    按照這種溫標測量溫度,絕對溫度零度(0K)相當于攝氏零下273.15度(-273.15℃)被稱為“絕對零度”,是自然界中可能的最低溫度.在絕對零度下,原子的運動完全停止了,并且從理論上講,氣體的體積應當是零.由此,人們就會明白為什么溫度不可能降到這個標度之下,為什么事實上甚至也不可能達到這個標度,而只能接近它.
    自然界最冷的地方不是冬季的南極,而是在星際空間的深處,那里的溫度是絕對溫度3度(3K),即只比絕對零度高3度.
    這個“熱度”(因為實際上我們談到的溫度總是在絕對零度之上)是作為宇宙起源的大爆炸留存至今的熱度,事實上,這是證明大爆炸理論最顯著有效的證據(jù)之一.
    在實驗室中人們可以做得更好,能進一步地接近于絕對零度,從上個世紀開始,人們就已經(jīng)制成了能達到3K的制冷系統(tǒng),并且在10多年前,在實驗室里達到的最低溫度已是絕對零度之上1/4度了,后來在1995年,科羅拉多大學和美國國家標準研究所的兩位物理學家愛里克·科內(nèi)爾和卡爾威曼成功地使一些銣原子達到了令人難以置信的溫度,即達到了絕對零度之上的十億分之二十度(2×10^-8 K).他們利用激光束和“磁陷阱”系統(tǒng)使原子的運動變慢,我們由此可以看到,熱度實際上就是物質(zhì)的原子運動.非常低的溫度是可以達不到的,而且還要以尋求“阻止”每一單個原子運動,就像打臺球一樣,要使一個球停住就要用另一個球去打它.弄明白這個道理,只要想一想下面這個事實就夠了.在常溫下,氣體的原子以每小時1600公里的速度運動著,而在3K的溫度下則是以每小時1米的速度運動著,而在20nK(2×10^-8 K)的情況下,原子運動的速度就慢得難以測量了.在20nK下還可以發(fā)現(xiàn)物質(zhì)呈現(xiàn)的新狀態(tài),這在70年前就被愛因斯坦和印度物理學家玻色(1894~1974)預見了.
    事實上,在這樣的非常溫度下,物質(zhì)呈現(xiàn)的既不是液體狀態(tài),也不是固體狀態(tài),更不是氣體狀態(tài),而是聚集成唯一的“超原子”,它表現(xiàn)為一個單一的實體.
    時間會停止
    當在絕對溫度時,時間會停止.這個問題到底是對的還是錯的?至今還是有爭議.
    正方(時間會停止)認為:絕對零度在宇宙中是存在的,在宇宙的某些地方,當巨大的能量被黑洞吸走時產(chǎn)生絕對零度,由于時間也是一種能量形式,所以在那一刻,時間也是停止的.宇宙中有存在絕對零度的地方,甚至有低于零度的地方,那些低于零度的情況由反物質(zhì)構(gòu)成. 也就是說我們的分子運動需要提供能量,而反物質(zhì)運動則吸收能量,所以絕對零度可以達到,只不過我們沒有發(fā)現(xiàn),也沒法發(fā)現(xiàn). 正如數(shù)字有正負,電流有正負,性別有男女一樣,你憑什么說就沒有低于絕對零度的負溫度?
    科學家們都沒有否認在絕對0時刻,就是時間的起源之前時空的可知性,你又憑什么斷定在0度之下的溫度不存在?
    反方認為(時間不會停止):從哲學角度說,物質(zhì)的靜止和運動都是相對的,時間如果記錄著物質(zhì)的發(fā)展和變化的話,它記錄物質(zhì)的運動狀態(tài),那么可不可以記錄物質(zhì)的靜止狀態(tài)? 絕對零度下,不是一切都停止了,停止的只是物質(zhì)的分子運動,所以,綜上所述,絕對零度下的時間肯定還是運動的.除非這個世界里,時間不再存在. 可是如果宇宙的全部物質(zhì)都是絕對零度那么時間也應該停止了吧!
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