为什么低温只能达到绝对零度-273.15,而高温可以达到亿亿度?
实际上,低温不能达到-273.15℃(绝对零度),而只能无限近似。 宇宙的高温也有上限。 根据量子力学计算,波长的最短空间长度为“普朗克长度”,这可以推断出自然界中高温的最大度为1.41×10 ^ 32k,并且整体高温也不存在 在宇宙中,它仅发生在宇宙出生的大爆炸中。 高温 目前科学家获得的最低温度的世界纪录低于零273.144℃,非常接近“ 绝对零度”。
2014年10月22日,意大利国家核物理研究所宣布,属于意大利人的格兰萨索粒子物理国家实验室的“ 低温地下稀有事件天文天文台” 美国国家核物理研究所创造了一项新的世界纪录,将铜立方体冷却到几乎“ 绝对零度”。 该铜块重400千克,冷却至6毫开氏度,即273.144摄氏度。 铜块被密封在一种“ 低温恒温器”中,“在世界上所有此类设备中都是独一无二的。在尺寸,极限温度和冷却能力方面,它不仅是其他设备所无法比拟的。
“ 绝对零度”是19世纪中叶爱尔兰开尔文男爵威廉·汤姆森(William Thomson)定义的绝对热力学温度。 这是一个理想的理论值,这意味着气体中所有粒子的能量为零。 物质的温度只能无限接近,而不能达到或低于绝对零度。 物质的温度取决于诸如原子和分子之类的粒子的动能。 热力学定律指出,永远不可能达到绝对零度,而只能无限近似。 因为任何空间都不可避免地包含能量和热量,并且它们不断地相互变换而不会消失。 因此,除非空间从一开始就没有能量或热量,否则绝对零度不存在。 在这个空间中,所有物质完全没有粒子振动,并且其总体积为零。
根据麦克斯韦─玻尔兹曼分布,只要分子的内能,动能和势能都为0,就可以达到绝对零度。 但这是不可能的,因为在运动的分子中有质子和中子。 另外,原子核外的电子不能停滞不前,因此分子的动能不能为零。 分子的动能,势能和内能都具有最大极限。 分子由原子组成,原子能具有极限值。 当原子的内能达到某个阈值时,它将以质量能方程的形式释放。 当原子消失时,分子也消失了。 没有分子运动,温度就不再存在。
在现实世界中,要创建接近绝对零度的低温环境,主要技术是激光冷却和蒸发冷却。 中国物理学家朱Di文曾与其他两个科学家共享1997 诺贝尔物理学奖,他们发明了激光冷却和磁阱技术的制冷方法。 因此,绝对零度在理论上存在,但在现实中无法实现。 尽管冷有其极限,但热似乎没有止境。 开尔文介绍了开尔文温度,该温度的最小值为绝对零度。 温度并非没有上限,但是此数字太大而无法实际测量。 太阳中心的问题大约是2000万摄氏度,而美国巨型粒子对撞机可产生高达4万亿高温的能量,但这远没有达到极限高温。