绝对零度是怎么计算出来的?绝对零度的意义?

时间:2020-05-28 08:39编辑:天文之最来源:世界之最(www.5300tv.com)当前位置:V眼看世界 > 天文之最 > 手机阅读

宇宙是一个非常复杂而且神秘的存在,宇宙中任何一种简单的东西,但是只要深究,就会觉得很不简单。在牛顿发现万有引力之前,传来没有人想过,苹果成熟了为什么会向下掉,地球为什么会有一年四季,日升日落。如果没有一代代科学家的探索,我想很多人都不会知道,为什么阳光会让人觉得温暖,为什么我们能感觉得到温度,为什么会有温度?

温度是一个看似极为普遍的概念,但是其中隐藏的秘密却很多。温度的本质是一种分子运动剧烈程度的表现,物质表面分子越活跃,它的温度就越高。我们将水结冰的温度定为零度,但是其实在零度底下还有更低的温度,其中就有一个绝对零度的概念。

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绝对零度是什么?

绝对零度是热力学上的最低温度,是一种理论上的最低的温度。由于热力学的描述温度的单位是开尔文(K),所以绝对零度的数值就是0K,如果换算成摄氏度的话,大约为零下273.15摄氏度。

我们前面说过,温度是用来表现物体废纸的运动剧烈程度的概念,所以绝对零度就是物体分子处于静止状态,也就是说物质内的原子、分子等粒子的动能为零的状态,在理论上来说,物质的最低温度就是绝对零度。但是事实上真的是这样吗?

那么绝对零度是如何计算出来的呢?

绝对零度是根据理想气体所遵循的规律,然后通过外推的方法得到的。通过这样的方法,科学家算出,当物体的温度降低到零下273.15摄氏度时,气体的体积将会减小到零。或者从分子运动的角度出发,当处于绝对零度的时候,理想气体分子就停止运动。但是这些都是理想的状态,其实只要接近了绝地零度,气体就已经变成了固体或者液体。很明显,绝对零度都是在理想状态下计算出来的数值。

那么有没有可能出现比绝对零度更低的温度呢?

绝地零度所表现出来的温度是构成物质的分子和原子停止运动时的温度。但是事实上,分子运动不可能绝对停止。科学家通过大量的实验表明,当接近绝对零度的时候,分子的动能有一个固定值,这个固定值被称为零点能量,这就说明在绝对零度时,分子的能量不为零,这或许就是所有粒子的基态。因此,在自然界中,任何时候粒子都有能量,也就会不断相互转换不会消失。所以在自然界中,只存在理论上的绝对零度,而温度其实不可能到达绝对零度。

既然绝地零度都无法到达,那么在宇宙中,当然也不存在比绝地零度更低的温度。除非有一天,宇宙中没有任何热量和能量出现,不过到了那时,也许就没有我们所看到的宇宙存在了。事实上,在自然状态下,科学家在宇宙中观测到的最低的温度为零下272摄氏度。这是智利天文学家观测到的回力棒星云。它的温度只比绝对零度高1度左右,因此也被称为宇宙中最冷的地方,科学家认为这是宇宙大爆炸之初就留下的温度,从侧面证明了宇宙大爆炸理论。

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研究绝对零度的意义。

虽然我们不可能让物质达到绝对零度,但是研究绝对零度对科学家来说也极为有意义。绝对温度能够让很多粒子出现一些极为特别的现象,有助于科学家的研究。比如说在温度极低的情况下,有些能够让某些材料的电阻为零,这就是我们所说的超导材料;将气体冷却到极为接近绝对零度的情况下,对精确测量有着非常大的意义,能够有助于制造更为精确的原子钟和更为精确的测量重力。

同时,现在对于物理学来说非常重要的大型强制对撞机,也需要将温度降到极低的温度。在大型强子对撞机中,有一段需要利用液态氦来冷却超导磁铁,而只有在温度接近绝对零度,达到了-268.9摄氏度时,才能让气态的氦变成一种超液态。

一些我们平常看似普通的现象,在深入研究之后,其实才会发现其中的真正奥秘,而且即使是一些再普通不过的现象,对于人类来说,可能就蕴藏着宝贵的财富,甚至有可能让人类文明前进一步。就如同本文所说,温度虽然是一个普通的概念,但是在不同温度下,各种材料各种物质表现出的不同的状态,对于人类来说都有极为重要的帮助。

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