為什麼最高溫度沒有上限,而最低溫度卻只有-273.15℃?

2020-12-22 星宇飄零

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

關於最低溫度約為-273.15℃,這其實是一個人為定義的數值。

低溫的極限——絕對零度

熱力學裡所使用的是絕對溫標,溫度的單位是K(開爾文) ,它定義了最低的溫度為絕對零度,即0K(零開爾文,不是英文單詞OK……),對應我們日常使用的攝氏溫度約為-273.15℃。

所以題目裡說的-273.15度其實指的就是熱力學裡的絕對零度,熱力學是研究物質熱運動的一門物理分支科學,在熱力學裡把分子沒有動能也沒有勢能,動勢能為0時定義為絕對溫標的零點。在絕對零度下分子沒有熱運動。

雖然絕對溫度的零度相當於攝氏溫度的-273.15度,看起來完全是兩個標準,但其實它們的溫度增減是一樣的,沒有差異,也就是絕對溫度增加1度,攝氏溫度也增加1度,兩者的數值變化完全是同步的。所其實絕對溫度就是參照攝氏溫度來定義,只是把零點換成了絕對意義的0度。既然絕對零度就是熱力學定義出來的物理最低溫度,因此物理世界就不可能有比它更低的溫度了。

那麼作為絕對溫標的參照的攝氏溫標又是怎樣定義的呢?這個估計很多同學都知道了,就是按照水的狀態變化來定義的:在1大氣壓下,冰水混合物的溫度作為0度,沸騰時的溫度為100度,然後就上水銀汞柱,把0度時的汞柱高度到100時的汞柱高度之間平分100份作為標記,這樣水銀汞柱每上升1格就相當於上升1度。由於冰水混合物時,溫度依然能下降,下降的溫度就按照前面標記的標準進行計算就對了,即汞柱每下降1格就是下降1度。

你現在可以看出來了,所謂的最低溫度-273.15度完全是人為定義出來的。

高溫的極限——普朗克溫度

至於最高溫度,其實也是有上限的,物理上稱為普朗克溫度。喜歡看科普的人對普朗克xx都不會陌生,諸如普朗克常數、普朗克長度、普朗克時間等等,都是經常出現在各種科普作品裡的,但你可能會奇怪它們全是一些代表很小很小尺度的數,但討論極限溫度不應該是很大很大的嗎?你來個普朗克溫度是什麼鬼?

其實它的定義也是很小很小的,普朗克溫度的定義是:宇宙大爆炸後1普朗克時間時宇宙的溫度。理論上沒有比這更高的溫度了,宇宙誕生後1普朗克時間時,宇宙處在可測量宇宙的最小尺度,我們知道,當把物質壓縮,它的溫度就會上升,而當宇宙所有的物質能量均集中在一個可測量極限的最小空間裡時,它的溫度就達到了最高,我們不可能製造比那時更高的溫度了。根據計算,普朗克溫度大約是1.416833(85)×10^32 K。這就是我們宇宙的溫度上限。

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  • 高溫可以無限,低溫最低是-273.15℃?宇宙中最高的溫度是多少?
    摘要:絕對零度是-273.15℃,即k氏溫度的0K,家裡的冰箱可達零下十幾度,乾冰可達-78.5℃,液氮可達-196℃,但是很明顯,高溫容易達到數百度,劃火柴可達到約400-500℃。為什麼低溫有下限,高溫沒有上限?-273.1499999999℃,但離絕對零度還有一步!
  • 為什麼最高溫無限高,而最低溫度只有負273.15?物理學家給出答案
    地球上有一種最低溫度,被稱之為零下273.15℃。那麼其實科學家從未定義過宇宙中的最高溫度,哪怕人類已經創造出了比太陽核聚變時產生的高溫還要高的一個數字。
  • 為什麼溫度最高能達到1.4億億億億攝氏度,最低只有-273攝氏度?
    在我們上中學的時候,物理老師告訴我們:溫度有高有低,最低的溫度就是絕對零度,約為零下273.15攝氏度,而且這只是一個理論上的下限值,是一個無法達到的最低極限溫度。同時物理老師也告訴我們,溫度是沒有上限的。因此,在很多人的認知裡,溫度是有下限值,而沒有上限值的概念。
  • 冷知識分享——為何最低溫度只有零下273.15攝氏度而高溫卻無限熱?
    為何最低溫度只有零下273.15攝氏度而高溫卻無限?學過物理的我們都知道世界上的最低溫度只有零下273.15攝氏度,當溫度達到來這個程度的時候又被稱為絕對零度。但是同樣的,物體的最高溫度卻沒有上限,宇宙中最炙熱的物體早已遠遠超過了上億攝氏度。為什麼溫度的下限是有限的而上限卻是無限的呢?因為物體本身的溫度是由物體內部分子運動的結果造成的,也就是說分子運動的速度越來物體的溫度也就越高。而物體運動的速度是沒有上限的,但是分子保持穩定不動時溫度的下限卻是可控的。
  • 溫度的絕對零度是-273.15攝氏度,為什麼高溫無限高呢?
    溫度這個概念的對於我們來說並不陌生,水的沸點是100℃,人的正常體溫是36.5℃,冰點是0℃,最低溫度的極點是-273.15℃也就是我們所說的絕對零度。可對於溫度的最高上限我們卻不得而知,科學的研究讓我們認知到溫度的上限是無窮大的,溫度可以無限制的升高,可能量守恆定律又告訴我們一切的能量都是在相互之間轉換而不能再生的。那麼既然宇宙的能量總和是有限的,為什麼轉換成熱能後體現出來的溫度卻是無限高呢?想要了解溫度首先我們要知道溫度的概念。
  • 宇宙中最高的溫度是多少?最低溫度是多少度?
    最低溫度:所以理論上,當物體的分子完全靜止的時候,就是溫度最低的時候,科學界對這個溫度有一個專業名詞——絕對零度。根據計算,「絕對零度」的數值為-273.15℃,在此溫度下,物體分子的動能為0,處於完全靜止的狀態,所以這就是溫度的下限,也是一個理論值。
  • 絕對零度是-273.15℃,為啥沒有最高溫度定義呢?
    高中的物理課本裡存在一個概念:絕對零度,就是-273.15℃。絕對零度是人類公認的最低溫度,據說絕對零度是無法出現在宇宙中的。世間存在的東西總是相對的,既然有人定義了絕對零度,那是不是也該存在絕對高溫?事實上,截至目前為止,還沒有人提出過絕對高溫或者是最高溫的概念。
  • 為什麼宇宙中最高溫度達到1.4億億億億度,最低溫度卻是-273度?
    所以,當我們要了解這個宇宙的最高溫和最低溫時,我們就需要從整個宇宙尺度來看。在整個尺度下,宇宙是存在著最高溫和最低溫度的,其中最高溫是1.4*10^32K(1.4億億億億K,K是溫度的單位卡爾文),最低溫度是絕對零度0K,也就是零下273.15℃。首先,我們想說說這個最高溫度到底是咋回事?
  • 為什麼太陽內部溫度有1500萬度,而宙中的最低溫只有零下273.15度
    最近天氣反覆無常,又有些降溫了,說到降溫我就想到一個問題:宇宙的最低溫度和最高溫度,分別可以達到多少?首先我們來說說宇宙的最高溫度,宇宙的最高溫度是多少呢?達到溫度上限的時候又會發生什麼事情呢?人類目前接收的主要能量其實都是來自於太陽,而太陽的內部核心溫度大約是1500萬度,這是因為太陽內部的氫聚變成氦。不少人都認為太陽的高溫是接近宇宙的極限,但事實上在恆星之中,太陽的溫度已經是非常低的了。
  • 既然沒有超長溫度計,科學家如何測量出宇宙深空最高和最低溫度?
    宇宙中最高溫度和最低溫度都不是直接測量出來的,而是一個理論值。而且現在所謂的最高溫度和最低溫度,這兩種溫度都不存在。一種是最高溫度,為普朗克溫度。這種溫度只有在宇宙大爆炸那一剎那,也就是普朗克時間,普朗克空間,發生的普朗克溫度。
  • 為什麼溫度沒有上限,卻存在絕對零度?物理學家給出答案
    自從宇宙大爆炸之後,溫度就誕生了,恆星的內部時刻發生著核聚變,輻射出光和熱,這就是宇宙溫度的早期來源。人類還沒有發展科技的時候,溫度主要還是來自於太陽。太陽每天照耀大地,給地給帶來的光和溫暖。也帶來了生命的誕生。為什麼溫度沒有上限,卻存在絕對零度?物理學家給出答案
  • 宇宙中的最低和最高溫度,科學家們是怎麼測量出來的?
    而從宇宙空間更大的宏觀尺度上來看,對於溫度來說,也存在著由上限和下限區間所圈定的一個閾值。從溫度的本質上看,它反映的是組成物體的微觀粒子平均動能高低,也就是運動的劇烈程度。既然溫度反映的是微觀粒子的運動劇烈程度,那麼就會存在著粒子運動速度的一個上限和下限,分別對應著宇宙中理論上的最高溫和最低溫。而粒子運動速度的最高值則為光速,最低值為零,在這兩種極端的情況下,是如何推導出來最高和最低溫的呢?首先來看一下最高溫度。
  • 零下273.15℃是個什麼概念?你對溫度和熱的理解可能存在偏差
    俄羅斯的奧依米亞康的極端最低氣溫達零下71攝氏度,被氣候學家稱為世界「寒極」。按這樣來說,零下273.15℃好像也沒有特別冷吧,但其實在整個宇宙來說,沒有物質的溫度能低於零下273.15℃,因為它也被稱為絕對零度。
  • 什麼是普朗克溫度?1.4億億億億度,宇宙中最高溫度
    1.4億億億億度,宇宙溫度的上限?那下限又是多少?溫度是自然界中七大物理量之一,138億年前宇宙大爆炸的瞬間,溫度到達了1.4億億億億度,這一刻被認為是宇宙最高溫度,又被稱為"普朗克溫度"。那麼宇宙的最低溫又是多少呢在宇宙中,最低溫度又稱絕對零度,即零下273.15℃。一旦達到這個溫度,所有粒子都會停止運動,物質也會喪失基本形態,量子力學的不確定性原理將被打破,時間和空間也失去了意義,所謂宇宙也就不復存在。不過這是一種理想狀態,靜止是相對的,也就不存在絕對的靜止狀態。
  • 273.15℃的絕對零度,究竟有多可怕?時間與空間都將毫無意義
    你知道地球上最低溫度能達到多少度嗎?你知道地球上的最高溫又能達到多少度嗎?這些都是科學家們可以觀測到的,那麼宇宙中的最高溫人類科學家們能夠觀測到嗎?據了解,到目前為止,宇宙中的最高溫可以達到1.4億億億億攝氏度,這麼高的溫度是怎麼達到的呢?據了解,這是宇宙大爆炸的溫度,就在爆炸的那一瞬間達到了我們可以預測的最高溫。而我們預測的最低溫竟然才只有-273.15攝氏度。
  • 絕對零度只有-273.15℃,而高溫卻可以達到上億億攝氏度!
    我們是從腳趾頭最下方摸起走的,定義我們摸的位置是0m,由於我們距離地面比較近,很容易推算出我們距離地面大約是-273.15m。由於我們就像生活在大象上的螞蟻,永遠無法離開大象,所以我們也無法真正跨過-273.15m的距離,到達地面上去。
  • 為什麼絕對零度-273.15℃是溫度的下限,隨著認知的提升會更低嗎?
    我們都知道,絕對零度是零下273.15攝氏度。但不知道有木有想過這個問題,為什麼絕對零度是這麼一個溫度?難道不可能出現比絕對零度更低的溫度了嗎?或者說,有沒有可能絕對零度隨著人類的認知水平的提升,也會發生變化?溫度要想搞清楚這個問題,我們就得先搞清楚「溫度到底是什麼?」。
  • 所謂絕對零度,就是絕對無法達到的溫度,因為它會讓時間失去意義
    對於普通人而言,零度就是寒冷,因為這是標準大氣壓下冰水混合物的溫度,如果溫度再低一點,水就會完全結成堅硬的冰。 不過零度並不是世界上最低的溫度,世界上最低的溫度被稱為絕對零度,也就是零下273.15攝氏度。絕對零度的提出是理論推導和實驗證明的結果,而在宇宙之中並沒有達到絕對零度的物質存在。
  • 普朗克溫度是什麼?在它面前太陽如同一滴水,瞬間被融化
    筆者-小文人類對於溫度最直觀的感受莫過於冷和熱了,而在現實生活中,無論是什麼物體都是具有一定的溫度的,但令人感到好奇的是,人們只聽說過「絕對零度」,那麼為什麼溫度不存在上限卻有著下限呢?其實,所謂的溫度指的是物體內部的粒子運動所產生的動能,但一個物體中的粒子動能越小,這個物體的溫度就越低,反之,其溫度就越高。絕對零度的溫度是零下273.15度,其熱力學溫標寫成K,但一個物體的粒子動能再低也不可能做到完全靜止,因此,絕對零度就相當於粒子運動的下限。但是,溫度為什麼就沒有上限呢?
  • 為什麼高溫沒有上限,低溫卻有絕對零度的限制?
    高溫也存在上限,它是宇宙最初的溫度,也是孕育出宇宙的溫度。絕對零度雖然是低溫的極限,但只是理論值,永遠不可能達到。下面我們來聊聊怎麼回事:什麼是絕對零度在冷水中倒入熱水,冷水會變熱,稱為溫度的變化,即熱水把自己部分熱量傳遞給了冷水。下面做個試驗,在冷水與熱水中滴入墨水。