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

2020-12-12 Mr老丁

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。

根據科學家的計算,古老的大質量恆星,在超新星爆發的前期,它的溫度可以達到60億度。而令人意外的是,就連人類的科技,都可以製造出遠遠超過恆星內部的高熱火球。

歐洲核子研究組織的科學家,曾經使用大型強子對撞機,將兩束鉛原子加速到接近光速,並且進行了對撞。他們成功地製造出了一個高度炙熱和稠密的亞原子爆炸,溫度超過了5萬億度。

科學家認為,在如此高溫之下,不但原子本身會被分解,就連構成原子核的質子和中子都會融化,生成一種由更小、更微小的基本粒子,夸克和膠子構成的不穩定狀態,被稱為夸克膠子等離子體。

這一奇特的狀態也存在於宇宙大爆炸發生後的20—30微秒,科學家期望可以複製出這種狀,以便來分析宇宙大爆炸時物質誕生的過程。

在宇宙的歷史當中,真正最熱的那一刻,就是有宇宙大爆炸造成的。

科學家計算出,在宇宙誕生的最早期階段,宇宙由一個密度無限大的奇異點組成,當時的四種基本力,包括電磁力、萬有引力、強相互作用和弱相互作用力,全部都統合在一起,所有原子核物質都未曾存在,這一時期被稱為普朗克時期。

當時宇宙的一起都只是高熱和密集的能量,這是一個難以想像的混沌空間,在這樣的環境下,現存的所有物理定律都不會適用。

那裡的溫度有可能超過10的32次方攝氏度,這就是宇宙可以達到的最高溫度,也被稱為普朗克溫度。

普朗克溫度所維持的時間非常短暫,只是10的43次方分之1秒,之後宇宙就開始降溫。

空間快速膨脹,接著基本粒子和物質也相繼出現,形成我們現在看到的世界。

說完最高溫度,我們再來說說最低溫度,這個想必大家都很清楚,最低溫度就是絕對零度,也就是零下273.15攝氏度。

那麼為什麼是這樣一個溫度呢?原因很簡單,因為物體產生溫度實際上就是原子在物體內部的運動。當我們感覺到一個物體比較熱的時候,就意味著它的原子在快速的運動。反之,我們感覺一個物體比較涼的時候,則是因為其內部的原子運動速度變慢了。

根據原子運動的知識我們知道,如果到達了絕對零度的時候,那麼原子的運動就會完全停止。那也就是說我們能夠精確地測出粒子的速度,可是1890年普朗克引入的普朗克常數,已經說明了這絕對是不可能的。

這兩者相互違背,那就只能說明,我們理論上可以推斷出來,絕對零度是無法達到的。

或者我們也可以從理想氣體方程裡面得出來,如果溫度達到絕對零度的話,氣體的體積會變成零,這很明顯是不可能的。

所以通過理論推導,我們雖然無法達到,但是我們可以確定這個溫度就是宇宙的最低溫度。絕對零度無法達到,只能無窮接近。

相關焦點

  • 溫度有零下273.15度的最低點,為何有沒有最高點?
    溫度可以說是一個非常神奇的存在,他自從宇宙大爆炸的時候就產生了。並且生命的存在必須依賴於適宜的溫度。因為如果溫度不適宜的話,那麼就不會有液態水存在,我們大家都是知道的,生命的基本構成必須有水。只有水才能夠讓生命進行物質交換。
  • 太陽發熱效率比人體還低,核心溫度1500萬度就能維持穩定核聚變!
    太陽內部的核聚變反應其實是非常緩和的,太陽整體釋放能量的效率甚至比人體還低很多倍,之所以太陽內部1500萬度就能持續釋放大量能量,主要原因在於太陽質量太大。氫彈爆炸的中心溫度高達2億度以上,人類製造的託卡馬克裝置約束的等離子體電子,已經能持續一定時間保持在1億度以上,約束的等離子溫度能在5000萬度以上,太陽中心溫度大約是1500萬度。有人可能會有疑問,太陽1500萬度就能持續進行核聚變反應,為何我們製造上億度的溫度,還是無法實現可控核聚變?
  • 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!
  • 地球因太陽1500萬度的暴虐有了溫度,為何宇宙接近絕對零度?
    太陽到地球的距離有1.5億公裡,在太陽不斷的炙烤下地球上才有了溫度,為地球上的生命形成奠定了基礎。如果沒有太陽地球將進入冰河世紀時期,大地上的生機將會永久地被埋藏在厚厚的冰層之下。陽光從太陽到達地球經過了黑暗的宇宙空間,那為什麼地球有了溫度而宇宙中的溫度接近絕對零度呢?太陽輻射常說宇宙是真空的,但並不意味著任何物質都不存在。拋開宇宙中的各種星體和其他物質之後所剩下的介質部分是有一定密度的,不過這個密度非常小,平均一立方米就一個氫原子的水平。
  • 零下273.15℃是個什麼概念?你對溫度和熱的理解可能錯了
    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。
  • 人造高溫已達5.5萬億度,為何零下273.15度卻無法達到?
    對人類來說單個或者多個粒子的5.5萬億攝氏度沒有任何威脅,也根本無法影響整個宏觀世界,這也是為什麼如果人暴露在太空中會被凍死而不是被太陽高溫毀滅的原因,畢竟太空物質密度太低,有限的幾個原子運動速度再快溫度再高,也不至於燒毀人體。
  • 照耀我們的太陽溫度有多高,層次結構是怎樣的?
    太陽半徑為69.6萬公裡,太陽核聚變反應區呈球形佔據了太陽半徑約1/4。太陽質量為1.9891x10^30kg。像太陽這樣質量的恆星,中心溫度並不高,因此要維持核聚變持續不斷的進行,主要依賴巨大的引力壓力。太陽中心溫度約1500萬度,但壓力卻有3000億個地球海平面大氣壓。
  • 太陽表面溫度超過5500度,地球曬熱了,為何太空是冰冷的?
    其實,地球之所以有一年四季之分,主要是因為地球圍繞太陽公轉,公轉影響了地球表面,不同區域獲得能量的強度大小和時間長短。太陽是地球表面熱量的來源,而且太陽僅分給了地球總能量的22億分之一,相當於100億億度電的能量,那麼太陽能量怎麼產生的?
  • 太陽表面溫度有多高?我們無需接觸太陽就能知道!
    太陽是一顆黃矮星,表面溫度大約5500℃,核心溫度高達1500萬度,核心壓力3000億個大氣壓,在我們宇宙中,太陽是一顆再普通不過的恆星。有人可能有疑問,我們人類的探測器從未直接接觸過太陽表面,那麼我們又是如何得知太陽溫度的呢?
  • 人造最高溫度已經達到5.5萬億度,為何造不出-273.15度的低溫呢?
    為什麼高能粒子加速器內會誕生這麼高的溫度呢?為什麼加速器內可以承受這麼高的溫度?人類已知的熔點最高的物質鉿合金(Ta4HfC5)的熔點也才僅僅4215℃啊,如此高的溫度究竟是如何存在於地球的?想要知道這些,我們需要複習一下物理學中對於溫度的定義:溫度是微觀粒子運動的宏觀表現。所以說,我們感受到的並不是溫度,而是熱量。
  • 太陽核聚變只要1500萬度,可控核聚變卻要1億度,這是什麼原因?
    稍懂科學常識的人都知道,太陽一直是依靠核聚變源源不斷的產生著巨大能量,我們才能夠得到它的光和熱。太陽中心溫度只有1500萬℃,就可以維持源源不斷的核聚變。可一些科學報導總說,現在正在試驗的可控核聚變溫度達到了1億℃,這又是為什麼呢?為什麼不可以像太陽那樣,用較低溫度實現可控核聚變,這樣不是容易很多嗎?
  • 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。
  • 為什麼原子彈的爆心溫度比太陽中心溫度還高?
    在氫彈爆炸中,核裂變壓縮一個內部彈丸,然後在失控的能量釋放反應中進行核聚變。在短時間內,那裡的溫度可能會超過太陽中心的溫度。太陽核心的溫度通常是1500萬攝氏度左右。一些由前蘇聯和美國進行的中型熱核試驗引爆被記錄在(即使非常短暫)2億甚至3億攝氏度。我們精巧的3級氫彈爆炸比太陽聚變爐還要熱。
  • 零下273.15度的絕對零度有多可怕?專家:時間和空間毫無意義
    零下273.15度的絕對零度有多可怕?專家:時間和空間毫無意義對於生物來說,冷和熱往往都是可以比較直觀地感受到的,當然冷和熱也不過是溫度的一個代名詞,在人類發現看"摩擦"可以產生熱量之後,我們便知道了溫度的本質就是物體分子熱運動的劇烈程度,簡而言之就是,整個世界是由不同的粒子組成的,它們每時每刻都在做著無規律的運動,當它們的速度越快的時候,這個物體的溫度也就越高。
  • 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。
  • 溫度能降到零下一千度嗎?如果人在這種低溫中會怎樣?
    這個如果不會成立,因為零下一千度是不可能達到,不管是攝氏溫標還是華氏溫標都到不了-1000度。原因在於溫度有一個下限,約為零下273.15攝氏度。微觀粒子始終會存在熱運動,它們具有動能和勢能(統稱內能),這是物體會有溫度的根本原因。
  • 太陽一直在發光發熱,太空溫度為什麼是零下?
    太陽的表面溫度在5770K以上,人們也因此常常將太陽形容成一個熊熊燃燒的大火球,但其實,太陽的內部並沒有在燃燒,而太空是真空的環境,也不可能提供燃燒所必備的氧氣。這時,或許有人會問了,太陽能夠產生如此巨大的能量,為何太空的溫度卻一直在零下呢?太陽所發出的能量到底被什麼物質吸收了呢?
  • 如果太陽不發熱,地球溫度會是多少?有可能降到「絕對零度」嗎?
    地球大約99.97%的能量都是來自於太陽,所以太陽對地球的重要性無需多言,如果沒有太陽,地球甚至不會誕生出生命,也正是太陽的存在,才讓我們感受到溫暖為何物。由於地球和太陽的距離、地球大氣層以及地球的自轉公轉影響,地球的平均溫度一直保持在15度左右,但如果太陽不發熱的話,僅憑地球自身的地核反應,地球的溫度又會是多少呢?
  • 西伯利亞的奧伊米亞康:全世界最寒冷的村莊,最低溫零下71度
    西伯利亞的奧伊米亞康:全世界最寒冷的村莊,最低溫零下71度大家都知道,我們生活的世界非常的廣闊,擁有著非常多奇怪的景象,最為常見的就是季節的變換,在非常炎熱的夏天往往都會讓人忍不住的去想念冬天快一點到來,但是當冬天真的來臨的時候往往又會重新思念夏天
  • 太陽溫度6000度,地球都被烤熱了,為何日地之間的太空卻冷冰冰?
    恆星核聚變反應要了解這個問題,我們首先要先搞清楚太陽具體是如何產生能量的。為什麼這麼說呢?太陽的質量是地球質量的33萬倍,佔據整個太陽系總質量的99.86%,是太陽系絕對的霸主。由於太陽的質量巨大,所以太陽自身引力也非常大,這就會使得太陽對自身的擠壓非常嚴重。於是,太陽的內核溫度就會急劇升高,達到1500萬度。