為什麼高溫可以無限,而低溫最低是-273.15℃?

2020-12-05 星辰大海路上的種花家

絕對零度是-273.15℃,也就是K氏溫標的0K,家裡的冰箱就能輕易達到零下十幾度,乾冰可以達到-78.5℃,液氮可以達到-196℃,但繼續往下,顯然難度就越來越高!但高溫卻很容易到達數百度,點根火柴就差不多400-500℃了,一般的熱處理爐溫就到上千度了,高爐則1500℃以上,當然最簡單的還是電焊電弧的溫度,輕鬆超過3000℃!

但這遠沒有上限,太陽表面5500℃以上,天狼星超過9000℃,中子星表面超過1000萬攝氏度,而中心則超過了100億度,而中子星碰撞時候則溫度更高……似乎沒有一個上限,為什麼低溫有個下限,而高溫卻沒有上限?

溫度的本質是什麼?

曾經熱質說非常流行,當時的科學界普遍認為熱質是一種無質量的氣體,物體吸收熱質後溫度會升高,熱質會有溫度高的物體流向溫度低的液體!熱質能解釋很多發熱現象,但卻無法解釋摩擦生熱,比如1798年時,英國科學家倫福德在監造大炮時就發現,磨鈍了鑽頭比鋒利的鑽頭產生熱量要高得多!有意思的是18世紀末期,還有科學家認為冷也是一種物質!

摩擦生熱

焦耳在1840年進行多次導體通電發熱的實驗後認為不過熱只是一種能量的形式,而隨著熱機理論的發展和布朗運動的發現,熱質說逐漸被粒子運動論所代替,早在1738年丹尼爾·伯努利發表著作《流體力學》中,伯努利提出,氣體是由大量向各個方向運動的分子組成的,分子對表面的碰撞就是氣壓的成因,熱就是分子運動的動能。1744年羅蒙諾索夫第一次明確提出熱現象是分子無規則運動的表現,可惜伯努力和羅蒙索夫的觀點沒有被當時所接受!

十九世紀中期克勞修斯和麥克斯韋玻爾茲曼統計定律發布,但熱質論支持者仍然認為微粒運動只是假說,給熱質說這個大棺材釘上最後一根釘的是愛因斯坦和馬利安·斯莫魯霍夫斯基關於布朗的論文,自此熱質說被徹底拋棄!

最低溫度和最高溫度的來歷

前文我們知道了物質的溫度取決於原子、分子等粒子的動能,根據麥克斯韋-玻爾茲曼分布粒子動能越高,物質溫度就越高,那麼當粒子的動能低到量子力學的最低點時,物體也就達到了最低溫度,因此最低溫度即粒子不運動的溫度,這是可以計算出來的!

這個理論最低溫度就是絕對零度,也就是微觀粒子不運動的溫度:-273.15℃,但這個溫度是無法達到的,因為我們無法通過有限的循環將溫度降到這個值以下,另一個則是粒子宏觀運動可以讓其靜止,但量子力學中的運動我們卻無法控制,所以-273.15℃只是一個理論值,我們永遠都無法達到,即使宇宙未來熱寂時的溫度!

不過這個理論卻可以用來創造最低的溫度,即用雷射頻率的都卜勒效應來讓原子無限接近「停止」運動,以此來達到宇宙中最低的溫度,國際空間站的冷原子云實驗達到了宇宙中最低的溫度:-273.1499999999 ℃,但距離絕對零度仍然有一步之遙!

宇宙中最高的溫度又是多少?

粒子不運動就是最低溫,那麼運動最高速就是最高溫度,這個溫度普朗克已經幫算好了:

1.416808(33) × 10^32 K

這裡必須要了解下粒子運動的最高速度,似乎沒有上限?但狹義相對論已經規定了速度的上限是光速,因此粒子運動也必須遵守這個規律,因此宏觀物體的理論最高溫度就是微觀粒子在光速下的運動速度!與絕對零度相比,這更是一個人類無法企及的溫度!

宇宙誕生時的溫度

在本宇宙中只有一次機會有過最高的普朗克溫度,也就是奇點時的溫度,當整個宇宙處在一個奇點時大達到了這個溫度,但我們並不知道這個奇點維持了多久,因為那會時間都還沒有起點,自這個奇點膨脹以後,溫度就一路下降,到10^-6S後,溫度將下降到了能讓夸克在膠子的作用下誕生重子,之後就是太初核聚變,再後則是光子時期,一直到38萬年後等冷卻到光子可突破束縛,在宇宙中傳播,這個界限就是微波背景輻射!

所以相對於普朗克溫度,還是絕對零度和我們接近一點!

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    絕對零度是-273.15℃,也就是K氏溫標的0K,家裡的冰箱就能輕易達到零下十幾度,乾冰可以達到-78.5℃,液氮可以達到-196℃,但繼續往下,顯然難度就越來越高!但高溫卻很容易到達數百度,點根火柴就差不多400-500℃了,一般的熱處理爐溫就到上千度了,高爐則1500℃以上,當然最簡單的還是電焊電弧的溫度,輕鬆超過3000℃!
  • 為什麼高溫無限,而低溫最低是-273.15℃?
    事實上無論是高溫和低溫,在現有認知體系下,都不是無限的,都具有一個明確的限值,表明在一個極端特殊又不可超越的前提下所能體現出來的溫度值。最低溫度的推算在理想狀態下,如果組成物體的微觀粒子,其平均動能降到最低,即不發生任何運動,速度為零,那麼根據T=mv^2/3k,則計算出這個物系表現出來的溫度值為0K,即絕對溫度,也是開爾文溫度與攝氏溫度之間差值的由來。那麼我們以攝氏溫標提出來的絕對溫度-273.15攝氏度是怎麼來的呢?
  • 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!
  • 為什麼高溫無限,而最低溫度為-273.15攝氏度?
    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:為什麼低溫只能達到-273.15,而高溫卻可以達到上億度?
    冷知識:為什麼低溫只能達到-273.15,而高溫卻可以達到上億度?科學常識告訴我們,在自然界,低溫是有限制的,即只能達到-273.15,但是高溫卻沒有什麼限制,甚至能達到上億度,這是為什麼?也就是說動能達到最低的極限,但卻沒有上限,可以無限加大。雖然我們認為速度有上限,但是從數學邏輯上看速度接近光速的時候,動能會趨向於無窮大。通俗地講,就是只有具有無限的動能,才會具有高速度。所以我們很容易就可以理解:溫度有下限,但沒有上限。既然溫度設定有下限,那麼,為什麼就不能設定為零呢?其實,在進行溫度設定時,是把絕對溫度設定為零度的。
  • 為什麼高溫無限而低溫最低是-273.15℃?
    我們以水為例,一杯熱水的熱量是來自於水分子的微觀運動,當水漸漸冷卻的時候,那麼水裡面每個水分子的平均運動速度會越來越慢,直到溫度降到0k,也就是-273.15℃,分子才會停止熱運動。當然0k只能無限接近,無法達到。總而言之溫度的本質就是分子的運動,分子運動得越激烈,溫度就會越高。
  • 溫度為什麼可以沒有極限,而低溫卻有零下273.15度的下限?
    溫度為什麼可以沒有極限,而低溫卻有零下273.15度的下限?地球上為什麼會有這麼多的生物,追究其原因就是因為地球的環境比較適合生物的生存,首先地球上有充足的陽光,有水,還有適合生物生存的溫度,有資料顯示溫度是沒有上限的,卻有下限,有網友就要問了溫度為什麼可以無上限,而低溫卻有零下273.15度的極限呢?
  • 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。
  • 為什麼溫度可以無限升高,而最低卻只有零下273.15度?
    說起溫度我們再熟悉不過了,這是我們在生活中時刻要接觸的,人類以水是否結冰作為零界點,但是也許你並不知道,溫度其實是沒有上限的,尤其是在宇宙之中,恆星的溫度動不動就幾千萬度,甚至達到幾億度,可以說溫度只有更高沒有最高!
  • 溫度可無限提高,最低溫度卻只能到零下273.15攝氏度
    溫度可以無限提高,最低溫度卻只能到零下273.15攝氏度每天我們燒水喝水的時候,我們都知道,水溫到了100攝氏度才可以喝,要不然就會因為,水不乾淨而拉肚子,一般來講,我們見過的最高的溫度也就是100攝氏度,對我國南方很多人來講,他們到了冬天,遇到了最低的溫度也就零下五六度,但是你知道宇宙中最低的溫度是多少嗎?
  • 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。
  • 低溫的極限為零下273.15度,為何高溫卻可以無限上升?
    相信大家在上學的時候對溫度都是有所了解的,大家一定都聽說過一個溫度叫做絕對零度,而絕對零度就是溫度所能達到的最低度,這就是零下273.15攝氏度,而這個溫度目前來說是根本不可能達到的,既然有了絕對0度,那就會有許多人這麼想有了絕對0度,那溫度會不會有最高度呢,到目前為止,人類還不能發現有能夠達到溫度的極限。
  • 為什麼宇宙存在最低溫度,而高溫卻可以無限?
    在大部分人常規的理解中溫度就應該是沒有限制的,最高最低都可以是無限的,但實際情況遠非如此,宇宙是有溫度極限的,最低溫度是絕對零度(0k),也就是-273.15攝氏度。而最高溫度按照現在的科學體系來說也是有極限的,我們可以稱之為普朗克溫度,大約為1.42x10^32度,也就是經常出現的數據1.42億億億億度。
  • 高溫與低溫都有極限,最低溫度-273.15℃,那最高溫度又是多少
    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為-273.15℃。開爾文所以題目裡說的-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
  • 為什麼宇宙間溫度高可達上億度,而低溫最低只有-273.15度?
    記得是去年,看到一則新聞,說中國人造太陽的溫度已經超過太陽溫度的五倍,我當時覺得自豪但也好奇,溫度都已經可以人為的提高這麼大,那麼人造低溫也應該低至負的幾千萬度吧,直到我網上查了一下後,大吃一驚。人類目前能夠認為製造的低溫只能接近-273.15度,同時也表示,自然界最低溫度(下限)也就是-273.15度。為什麼會這樣呢,首先,我們得弄清楚什麼是溫度。初中物理書上給出的溫度定義是:物體的冷熱程度。這其實這只是更好地理解什麼是溫度,但這樣解釋並不具體。準確的來說,溫度應該是物體分子熱運動的劇烈程度。
  • 為何高溫沒有數值,低溫卻局限在-273.15℃?看完長知識了!
    文/行走天涯為何高溫沒有數值,低溫卻局限在-273.15℃?看完長知識了!溫度的高低簡單來說就是冷熱的交替。只是不知道大家有沒有發現高溫是沒有一定的數值界限的呢!而低溫,科學家們早就已經將數字定義在零下273.15℃。有人知道是什麼原因嗎?看完相信大家一定會恍然大悟的!地球之所以會有光和熱,乃是因為太陽一直都在朝著地球輸送熱量。
  • 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。
  • 為什麼宇宙存在最低溫度,而高溫卻可以無限?誰規定的?
    在大部分人常規的理解中溫度就應該是沒有限制的,最高最低都可以是無限的,但實際情況遠非如此,宇宙是有溫度極限的,最低溫度是絕對零度(0k),也就是-273.15攝氏度。而最高溫度按照現在的科學體系來說也是有極限的,我們可以稱之為普朗克溫度,大約為1.42x10^32度,也就是經常出現的數據1.42億億億億度。
  • 為什麼低溫能達到-273.15就到底了,而高溫突破上億度都可以呢?
    (溫度高到一定程度便空氣中的氧氣 物質燃燒化為火焰傳遞熱 可導致物質融化融解 高到極致便毀滅物質(質量)能量一切;溫度低到一定程度便可以與水或空氣或身體(血液)中的水分凝固成冰傳遞冷 冰凍 可導致物質碎裂 冷到極致可碎裂物質質量能量一切 危及生命,可以改變物體的移動(運動)速度。)對於真空而言,溫度就表現為環境溫度,是物體在該真空環境下,物體內分子間平均動能的一種表現形式。
  • 為什麼宇宙最低溫度是-273.15度?
    :冰水混合物的溫度是0度,水沸騰溫度是100度(標準大氣壓下),如果當初人類制定的這兩個標尺有所變化,比如說我們定義「冰水混合物溫度為100度」,那麼最低溫度就不會是-273.15度了! 我們這裡所提的絕對零度指得便是0K,對應-273.15℃。絕對零度是熱力學的最低溫度,是粒子動能低到量子力學最低點時物質的溫度。 第一代開爾文勳爵:威廉·湯姆森 三種溫標的轉換公式如下:F=1.8C+32;F=1.8(T-273.15)+32。