絕對零度如何確定為零下273.15攝氏度?

2020-11-23 火星科普

簡單來說,通過理論和實驗,可以得到絕對零度約為零下273.15攝氏度。至於這個結果是怎麼得到的,先來簡單了解一下為什麼會有絕對零度的概念。

粒子的熱運動會讓物體產生溫度,所以溫度在本質上其實是用於度量粒子的熱運動劇烈程度。粒子的熱運動越不劇烈,對應的溫度也會越低。當粒子完全靜止,熱運動完全停下來之時,溫度將會下降到最低值,這就是絕對零度。

不過,無論從相對論的角度,還是從量子力學的角度,粒子都不可能完全靜止,所以絕對零度是無法達到的溫度下限。在相對論看來,絕對靜止是不存在的,因為沒有絕對空間,靜止都是相對而言的。而在量子力學看來,如果粒子絕對靜止,那它們的位置和動量就能同時確定下來,這就違背了不確定性原理——無法同時測得粒子的位置和動量。

根據熱力學中的查理定律,在理想氣體的體積保持一定的情況下,理想氣體的壓強(P)和溫度(T,熱力學溫度)兩者成正比,或者說它們的比值是一個常數(C),相應的表達式如下:

P/T=C

在體積維持恆定的情況下,可以測量出氣體的壓強和溫度之間的關係。再基於最小二乘法,能夠擬合出關於壓強和溫度關係的直線方程:

接下來,將直線外推到橫坐標上,不同氣體最終都會交於一點,這樣就能得到絕對零度約為零下273.15攝氏度。

另一方面,根據熱力學中的蓋-呂薩克定律,在理想氣體的壓強保持一定的情況下,理想氣體的體積(V)和溫度(T)兩者成正比,由此也能推導出絕對零度的大小。

在熱力學中,絕對零度被定義為0開氏度。所以開氏溫標與攝氏溫標的轉換關係為:開氏溫標=攝氏溫標+273.15。

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    立冬過後,北方很多地區都換上羽絨服,相信大家能夠直觀感受到氣溫變化,不同的季節,我們會改變自己的穿衣風格,雖然我們能夠感受到氣溫變化,可是我們卻難以解釋溫度,科學家表示物體溫度不進行任何運動的情況下,會達到零下273.15攝氏度。在絕對零度的情況下,地球上的時間和空間還有什麼意義?
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    零下273.15度的絕對零度有多可怕?所以按照這樣的規律,其實我們很容易就能夠知道絕對零度的基本概念,那就是當這些物體當中的粒子完全不做任何的運動的時候,物體的溫度就會下降到一個非常極限的地步,那就是零下273.15攝氏度,而對於最高溫,嚴格來說,基本上是不存在上限的,目前人類製造出來的最高溫就到達了1.4億億億億攝氏度。
  • 絕對零度為零下273.15℃,如果這個溫度極限被打破會發生什麼?
    對於這個問題我們首先來強調一下主觀思想,絕對零度被認為是溫度的最低下限,這是在目前理論框架下得出的結論,並非是因為技術上達不到而實現不了,這完全是兩個概念。經常聽見有人說,未來某一天技術發達了實現了超光速,就可以進行星際旅行了,這是相同的概念。
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    隨著科技進步越來越快,在現代物理學的幫助下,我們人類才慢慢的明白,溫度除了會升高之外,同樣也會下降而絕對零度就是溫度的最低極限。今天所說的就是絕對零度,那麼,你們知道絕對零度是多少度嗎?目前,我們人類科學家們通過研究這個絕對零度得到的結果是零下-273.15攝氏度。在這麼低的溫度下物體分子沒有勢能和動能,這個動勢能為零的時候物體裡面能力也是為零。也就是說在絕對零度的時候,任何物質都沒有熱量和能量的存在。
  • 零下273.15℃的絕對零度有多可怕?時間和空間還有意義嗎?
    所以很容易得出絕對零度的概念,當物體分子幾乎不做任何運動時,物體的溫度將下降到一個極限值,也就是零下273.15℃。這個數字大嗎?一點也不大,科學家早就在實驗室裡,製造出了1.4億億億億攝氏度的可怕高溫。科學家還猜測,奇點發生大爆炸時的溫度,會比這個值還要大。理論上來說,在我們的宇宙裡,溫度是沒有上限的,下限就是絕對零度。絕對零度有多可怕?
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    為什麼高溫無限,而最低溫度為-273.15攝氏度?廣義上來講溫度表示物體的冷熱程度,在日常生活中最直觀感受就是每天的氣溫高低,例如北方的冬季天寒地凍大雪紛飛溫度都是零下二三十攝氏度,而南方的夏季溼潤炎熱,溫度可以飆升到零上三十攝氏度。
  • 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。
  • 零下273.15℃的絕對零度有多可怕?時間和空間都會失去意義
    其實在熱力學中,存在一個「絕對零度」,也就是溫度的下限,宇宙的最低溫度只可能是絕對零度,不可能出現比絕對零度還要低的溫度。但是絕對零度並沒有我們想像中的低,只有-273.15℃,和宇宙中出現的高溫相比,這個數字很小,目前地球上的科學家已經利用離子對裝機實現了1.4億億億億攝氏度的高溫,並且科學家推測,宇宙大爆炸的瞬間溫度是無窮大的,這就代表宇宙中的高溫沒有上限,低溫卻存在絕對零度的限制,為什麼高溫和低溫的差別這麼大呢?
  • 為什麼絕對零度是-273.15℃?這個數字有什麼特別的?
    攝氏溫標把水結冰到沸騰的溫度設定為0-100攝氏度。在發現絕對零度之前,這一直是一個方便的溫標。在這之後,對科學家來說有了更方便的溫標,就是將絕對零度定義為0開氏度,並以升高1攝氏度的標準定義1開氏度的增量。那麼這個數字有什麼特別的呢?在新的溫標下,水在273.15開氏度時結冰。
  • 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。
  • 為什麼溫度有零下273.15攝氏度的下限,卻沒有一個明確的上限值?
    在人類自定義下的溫度,出現了上限值和下限值,相信很多朋友也知道,溫度不可能無限降低,它有一個極限值那就是絕對零度,即零下273.15攝氏度。雖然這是一個溫度的下限,但是卻沒有能夠達到這個值的溫度,這是為什麼呢?
  • 為什麼說-273.15℃是絕對零度?這個溫度有什麼神奇的?為什麼能被稱為絕對零度?
    攝氏溫標把水結冰到沸騰的溫度設定為0-100攝氏度。在發現絕對零度之前,這一直是一個方便的溫標。在這之後,對科學家來說有了更方便的溫標,就是將絕對零度定義為0開氏度,並以升高1攝氏度的標準定義1開氏度的增量。那麼這個數字有什麼特別的呢?在新的溫標下,水在273.15開氏度時結冰。
  • 時間和空間都失去意義,零下273.15℃的絕對零度到底有多可怕?
    我們人體對於溫度的感知是很靈敏的,在幾攝氏度的差距下,我們就會感覺冷熱的區別。想一想我們在東北零下30度就足夠讓我們感到很恐懼了。而北極圈南極圈那樣的溫度已經不適合讓人生存了。可溫度到底是什麼呢?這樣就很容易推算出一個概念,就是絕對零度的概念,也就是溫度低到一定程度,分子都原地不動,再也不運動了,這就叫絕對0度。而科學家們算出了這個數值,也就是零下273.15℃。而這個溫度這樣分子就完全不做運動。但事實上這個溫度一點也不誇張,相對於高溫來說,我們早早的就能製造出幾億的高溫了。
  • 如果溫度達到了絕對零度(約零下273度),時間就停止了嗎?
    而絕對零度-273.15℃意味著什麼?這可不僅僅是時間停止那麼簡單。攝氏溫標現在我們最熟悉的溫度單位是攝氏度,是瑞典人攝爾修斯(1701~1744)最早提出來的,以數字刻度表明溫度高低的方法。所以以他的中文譯名的第一個字為單位,符號為℃。
  • 為什麼絕對零度-273.15℃無法達到?看完長知識了!
    絕對零度這個聽起來有些高大上的詞現在已經經常出現在人們的視線中了,很多人也都知道絕對零度是溫度的下限。但是為什麼絕對零度是無法達到的呢?
  • 絕對零度到底有多恐怖 能凍住光麼 (零下273℃的威力)
    ,在現實中不存在,低至零下273.15度,可以在冰凍光線,有人說因為在絕對零度下,所有物質都將停止熱運動,所以你不能,但有些人使用逆方法,課程以外的絕對零度的溫度梯度地區,光線不能正常溝通,下面跟著小編一起看看!
  • 人造最高溫度已達5.5萬億度,卻為何達不到-273.15度的絕對零度?
    我們的宇宙中最低溫度是零下273.15攝氏度,叫絕對零度,目前達到的最高溫度是5.5萬億攝氏度,-273.15和5.5萬億這兩個數字看上去後者似乎比前者更難,但在物理學中前者就好像光速一樣,你只能無限接近它,但永遠不可能達到它。那麼人類為什麼永遠無法達到絕對零度呢?