「最冷」之說？再冷不過此溫度，分子都不得動彈

2020-09-04 Yummy鴨米

大雪紛飛是冷，烈日炎炎是熱。自然界中的溫度似乎總可以更高，也總可以更低。

但實際上，宇宙中的溫度確實有冷與熱的「極致」。本文主要著眼於溫度的下限，即低溫的極值—— -273.15℃。

在冷熱王國裡，人們在兩個方向上進行著執著的探索，一方面人們向高溫進軍，希望能製造和控制越來越高的溫度，去實現受控熱核反應和模擬宇宙誕生初期的情景；而在另一個方面，人們努力向絕對零度逼近，希望揭示低溫世界的秘密。

什麼是絕對零度？

宇宙中存在著溫度的下限：-273.15℃。物理研究中的熱力學溫度就是以這個下限為起點的，用T表示，單位是K（開爾文）。-273.15℃也叫做熱力學零度或絕對零度（absolute zero），即T=0K。熱力學溫度與攝氏溫度的溫度間隔相同，故熱力學溫度T與攝氏溫度t的關係是：T（K）=273.15+t（℃）。（eg.20℃=293.15K）

我們已經了解和能夠達到的一些低溫：

地球上出現的最低溫度（南極） 185K

月球的背陰面 90K

氮的沸點 77 K

氦的沸點 4.2K

實驗室內已經獲得的最低溫度（雷射冷卻法） 2.4×10-11K

絕對零度的時候會發生什麼？

百度百科：在此溫度下，物體分子沒有動能和勢能，動勢能為0，故此時物體內能為0。

什麼意思？

先來看看分子熱運動。任何物質的每一個分子（或原子）每時每刻都在運動，並且是無規則的運動，這種微觀現象稱為分子熱運動。分子熱運動的劇烈程度與溫度相關，溫度越高，物質的分子熱運動越劇烈。有分子熱運動，就有分子動能，物體內能就不為零。分子熱運動存在於一切物質，發生在一切情況下——

除了絕對零度。在絕對零度的條件下，分子絕對不運動。在沒有外力的作用下，物質絕對靜止，沒有任何量或者質的改變。

只要是個分子（原子）就會運動

為什麼人們要追求極度低溫？

因為在低溫領域，物質呈現出超導超流等許多新奇的特性，為新材料研製、磁懸浮、直流輸電以及生物技術等高科技拓展了廣闊的發展空間。然而人們發現，溫度越低，降溫越困難。在眾多科學家的工作基礎上，人們在20世紀初總結出了一條新的規律：不可能通過有限的過程，把一個物體冷卻到絕對0度，這個規律叫做熱力學第三定律。

其實通過上文內容可以看出，實驗室中的低溫已經非常接近熱力學0度了，但永遠不會達到。因為內能為分子動能和勢能之和，而分子勢能是始終存在的，所以就算分子熱運動停止導致分子動能為零，只要分子勢能依舊存在，分子內能就不為零，絕對零度也就不會達到。

所以絕對零度只是一個理論狀態，實際上是不可能達到的，只能無限接近。

看來最令人開心的冷還是冰淇淋的溫度(〜￣▽￣)〜

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