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温度的最小值-273.15℃,为什么永远无法达到?

温度的最小值-273.15℃,为什么永远无法达到?
2021年04月17日 09:53 新浪网 作者 UFO之家看点号

  物质的形态会随着周围的环境温度的变化而随之发生变化。

  液氮的结冰点(-196℃)是超越我们常识低温,但是并不是宇宙最低温度。绝对零度是热力学的最低温度,根据热力学第三定律,0K就等于等于摄氏温标零下273.15度(-273.15℃),但是绝对零度永远无法达到。

  

  这是由于在理论上认为,绝对零度的条件下,物体的分子就没了动能和势能,内能就变成了0,绝对零度就变成了“死亡”。

  宇宙中为什么没有物质可以达到绝对零度?

  这就要从温度的本质说起,温度源于运动,我们一定都听说过摩擦起热,就是两个物体相互摩擦就会产生热量,这也是物体的运动。再往深处说就是温度的产生,温度也就是分子或原子之间的震动而产生的,本质上也是运动产生。

  

  所以物质内分子和原子振动的越快,温度就越高,反之,振动得越慢,温度就越低。也就是说当物质内的分子原子处于完全静止状态,就可以达到绝对零度。但是任何物质的分子和原子都不可能是完全静止的。

  就拿一块静止不动的石头来说,其实在石头内部分子是始终处于运动状态,只不过运动速度缓慢,所以石头摸起来温度并不高。从另一个角度来说,我们存在的空间里,所有的都存在能量和热量,我们又知道能量是守恒的,只能转移或者转换不能消失,所以绝对零度是不可能达到的极值。

  

  绝对零度可以达到吗?

  理论上说绝对零度是无法得到的,这是因为就算你把物体降低成了绝对零度,但是还有周围环境的影响,周围环境可以通过辐射等方式传递能量给它,它的温度就会提升。

  爱因斯坦曾经预言过一种玻色子的特殊状态,被称为玻色·爱因斯坦凝聚态,可以实现超低温。NASA还计划会在太空建立宇宙最冷实验室,温度为二十万亿分之一开尔文。施耐德还利用钾原子超冷量子气体,加上磁场的变化,实现了瞬间的负温度,最终温度达到了负十亿分之几开氏度。而且2001的诺贝尔物理学奖获得者表面,在特殊的磁场中绝对零度是可以实现的。

  

  如果真的达到了绝对零度会发生什么呢?

  绝对的零度就代表看绝对的静止,我们知道光速是宇宙最快的速度,运动速度就达到了每秒30万千米。那如果光变成了绝对了静止会变成什么样子?会变成一根冰棍吗?

  

  其实并不是这样的。粒子在接近绝对零度的时候会出现玻色-爱因斯坦凝聚态,就会呈现出一种气体的,超流体的状态。光子的本质是一种规范玻色子,所以绝对静止的光看起来是一种气体。其实不仅仅是光,就算是任何一种物质在达到绝对零度之后所变成的样子都是会超越我们的认知。

  绝对零度的实现是对人类的一个挑战,也是对宇宙的一种挑战。

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