溫度的本質是分子熱運動,那麼宇宙存在最高溫度嗎?

2020-12-05 艾伯史密斯

理論上宇宙確實存在最高速度,叫做普朗克溫度T≈1.42*10^32K。

溫度的本質,是微觀粒子的熱運動,這點是完全正確的;微觀粒子的熱運動越劇烈,組成的宏觀物體溫度越高,並滿足麥克斯韋-玻爾茲曼分布。

比如在常溫下,物體分子的熱運動最大概率速度在0.1cm~1cm/s之間;同時相對論描述,宇宙中存在最高速度——「光速」。

如果按照對溫度的定義,那麼宇宙是存在最高溫度的,這個溫度由光速和其他物理學常數來確定,叫做普朗克常數,大約1.42億億億億度。

關於普朗克溫度,還可以這麼理解:對於一個系統,外界注入能量越多,系統的溫度越高,系統的體積被壓縮得越小,系統溫度也越高;那麼當宇宙的所有能量壓縮成一點時,就達到了宇宙的最高溫度,既是宇宙大爆炸第一個普朗克時間的溫度。

所以宇宙存在最低溫度「絕對零度」,為-273.15℃(0K),但是絕對零度不可達到;同時宇宙也存在最高溫度「普朗克溫度」,為T≈1.42*10^32K。

宇宙大爆炸後,平均溫度在逐漸降低,目前宇宙的平均溫度大約2.725K,在一些極端地方,存在較高的溫度,但是也遠遠沒有普朗克溫度高。比如:

(1)太陽表面溫度5700K;

(2)太陽核心溫度1500萬度;

(3)白矮星核心溫度超過一億度;

(4)中子星核心溫度,超過60億度;

(5)超新星爆炸時的溫度超過100億度;

(6)人類製造過的最高溫度4萬億度。

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    可能很多人覺得,宇宙有大量的恆星存在,而恆星又是一個強大的熱輻射能源,所以宇宙在如此多的恆星加持下,溫度應該是比較高的,那麼事實真的如此嗎?現代科學研究發現,溫度的本質其實就是粒子的熱運動。我們從宏觀的層面很難搞清楚溫度是如何變化的?它變化的本質是什麼?可是當我們走進微觀世界,你會清晰地看到物質的分子熱運動。當分子的熱運動不斷加劇的時候,溫度也在不斷升高,相反當分子的熱運動不斷減弱的時候,溫度也在不斷降低。而分子的減弱程度有一個極限,那就是靜止不動。
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    2020-09-07 05:23:55 來源:科技日報原標題:入秋後涼意襲來 你知道宇宙中最低溫度是多少嗎初入九月,部分地區已經開始逐漸變涼。地球上的溫度變化萬千,宇宙中不同天體的溫度又如何?就人們的直觀感受而言,溫度就是物體的冷熱程度。從微觀層面看,物質都是由分子或原子組成,這些分子永不停息地做著無規則運動。
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    在我們所在的這個宇宙當中,其實存在著最高溫度,同時也存在著最低溫度。最低溫度其實就是零下273.15度,那最高溫度呢?,這個溫度就是如今我們知道宇宙的最高溫度,這個溫度是1.4*10^32K。宇宙微波背景輻射的存在也告訴我們一個關鍵的信息,那就是宇宙並不是絕對零度,也是有溫度的,這個溫度就是宇宙大爆炸的餘溫,如今是2.72K,也就是比絕對零度要高2.72度。但實際上,如果你拿個溫度計去測這個溫度,你會發現根本測不出來,這其中有許多原因,但其中一個關鍵原因就在於溫度的定義上。關於宇宙的背景溫度為什麼測不出,我們可以結合著絕對零度來說。
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  • 為什麼宇宙最高溫度達到1.4億億億億度,最低溫度卻是絕對零度-273度?
    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℃。我們可以通過理論計算得到這個溫度的數值,也就是1.4*10^32K(1.4億億億億卡爾文),這就是宇宙的最高溫度。