絕對零度是如何計算出來的?會有比絕對零度更低的溫度嗎?

宇宙是一個非常複雜而且神秘的存在,宇宙中任何一種簡單的東西,但是隻要深究,就會覺得很不簡單。在牛頓發現萬有引力之前,傳來沒有人想過,蘋果成熟了為什麼會向下掉,地球為什麼會有一年四季,日升日落。如果沒有一代代科學家的探索,我想很多人都不會知道,為什麼陽光會讓人覺得溫暖,為什麼我們能感覺得到溫度,為什麼會有溫度?

絕對零度是如何計算出來的?會有比絕對零度更低的溫度嗎?

溫度是一個看似極為普遍的概念,但是其中隱藏的秘密卻很多。溫度的本質是一種分子運動劇烈程度的表現,物質表面分子越活躍,它的溫度就越高。我們將水結冰的溫度定為零度,但是其實在零度底下還有更低的溫度,其中就有一個絕對零度的概念。

絕對零度是什麼?

絕對零度是熱力學上的最低溫度,是一種理論上的最低的溫度。由於熱力學的描述溫度的單位是開爾文(K),所以絕對零度的數值就是0K,如果換算成攝氏度的話,大約為零下273。15攝氏度。

絕對零度是如何計算出來的?會有比絕對零度更低的溫度嗎?

我們前面說過,溫度是用來表現物體廢紙的運動劇烈程度的概念,所以絕對零度就是物體分子處於靜止狀態,也就是說物質內的原子、分子等粒子的動能為零的狀態,在理論上來說,物質的最低溫度就是絕對零度。但是事實上真的是這樣嗎?

那麼絕對零度是如何計算出來的呢?

絕對零度是根據理想氣體所遵循的規律,然後透過外推的方法得到的。透過這樣的方法,科學家算出,當物體的溫度降低到零下273。15攝氏度時,氣體的體積將會減小到零。或者從分子運動的角度出發,當處於絕對零度的時候,理想氣體分子就停止運動。但是這些都是理想的狀態,其實只要接近了絕地零度,氣體就已經變成了固體或者液體。很明顯,絕對零度都是在理想狀態下計算出來的數值。

絕對零度是如何計算出來的?會有比絕對零度更低的溫度嗎?

那麼有沒有可能出現比絕對零度更低的溫度呢?

絕地零度所表現出來的溫度是構成物質的分子和原子停止運動時的溫度。但是事實上,分子運動不可能絕對停止。科學家透過大量的實驗表明,當接近絕對零度的時候,分子的動能有一個固定值,這個固定值被稱為零點能量,這就說明在絕對零度時,分子的能量不為零,這或許就是所有粒子的基態。因此,在自然界中,任何時候粒子都有能量,也就會不斷相互轉換不會消失。所以在自然界中,只存在理論上的絕對零度,而溫度其實不可能到達絕對零度。

絕對零度是如何計算出來的?會有比絕對零度更低的溫度嗎?

既然絕地零度都無法到達,那麼在宇宙中,當然也不存在比絕地零度更低的溫度。除非有一天,宇宙中沒有任何熱量和能量出現,不過到了那時,也許就沒有我們所看到的宇宙存在了。事實上,在自然狀態下,科學家在宇宙中觀測到的最低的溫度為零下272攝氏度。這是智利天文學家觀測到的回力棒星雲。它的溫度只比絕對零度高1度左右,因此也被稱為宇宙中最冷的地方,科學家認為這是宇宙大爆炸之初就留下的溫度,從側面證明了宇宙大爆炸理論。

絕對零度是如何計算出來的?會有比絕對零度更低的溫度嗎?

研究絕對零度的意義。

雖然我們不可能讓物質達到絕對零度,但是研究絕對零度對科學家來說也極為有意義。絕對溫度能夠讓很多粒子出現一些極為特別的現象,有助於科學家的研究。比如說在溫度極低的情況下,有些能夠讓某些材料的電阻為零,這就是我們所說的超導材料;將氣體冷卻到極為接近絕對零度的情況下,對精確測量有著非常大的意義,能夠有助於製造更為精確的原子鐘和更為精確的測量重力。

絕對零度是如何計算出來的?會有比絕對零度更低的溫度嗎?

同時,現在對於物理學來說非常重要的大型強制對撞機,也需要將溫度降到極低的溫度。在大型強子對撞機中,有一段需要利用液態氦來冷卻超導磁鐵,而只有在溫度接近絕對零度,達到了-268。9攝氏度時,才能讓氣態的氦變成一種超液態。

一些我們平常看似普通的現象,在深入研究之後,其實才會發現其中的真正奧秘,而且即使是一些再普通不過的現象,對於人類來說,可能就蘊藏著寶貴的財富,甚至有可能讓人類文明前進一步。就如同本文所說,溫度雖然是一個普通的概念,但是在不同溫度下,各種材料各種物質表現出的不同的狀態,對於人類來說都有極為重要的幫助。

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