為什麼溫度最低只有 273度,最高卻能有1 4億億億億度

2022-02-13 02:46:10 字數 4973 閱讀 6120

1樓:火星科普

地球表面存在大量的液態水,因為有著合適的溫度,其主要熱源來自於1.5億公里外的太陽。之所以太陽在那麼遠的地方還能加熱地球,是因為太陽本身非常熱。

太陽的表面平均溫度為5500攝氏度,而作為熱量**的核心區域,那裡的溫度更是達到了1600萬度。

不過,太陽中心的溫度不算什麼,人類可以製造出比這高得多的溫度。氘(帶一箇中子的氫)和氚(帶兩個中子的氫)原子核互相碰撞,可以發生核聚變,形成氦和中子,由此能夠產生高達2億度的溫度,這就是目前還在研發之中的可控核聚變。

2億度的溫度已經非常高了,但人造溫度還能更高。在粒子加速器中,粒子被加速到亞光速,它們獲得了巨大的動能,一旦它們之間發生高速碰撞,就會產生極高的溫度。

目前,人造最高溫度的紀錄是由大型強子對撞機創下的,氫原子核和鉛原子核的高速碰撞製造出了10萬億度的超高溫。在這種高能碰撞中,質子和中子裂解開來,產生了十分特殊的夸克湯,每立方厘米重達400億噸。

已知熔點最高的材料不到5000度,人造溫度能夠達到上億度,之所以容器能夠承受住這種高溫,是因為高溫物體並沒有直接與容器接觸,而是被磁場或者鐳射約束在空中。另外,高溫不一定意味著高熱量。

根據現有的理論,10萬億度距離最高的溫度還差得很遠。最高溫度可達1.4億億億億度,這就是普朗克溫度。但最低溫度絕對零度只有-273.15度,而且還無法達到,這是為什麼呢?

事實上,這個問題涉及到溫度的本質。之所以我們能夠感覺到物體有溫度,是因為構成物體的微觀粒子在做熱運動。微觀粒子的平均動能越高,表現在巨集觀物體上的溫度也就會越高。

根據狹義相對論的動能公式:

即便粒子的質量非常小,但只要不為0,當它們的速度接近光速時,上式分母會接近於0,所以動能可以變得非常大,這樣溫度就能達到極高的程度。在138億年前宇宙誕生的一瞬間,溫度曾達到過普朗克溫度。

反過來,粒子的動能越小,物體的溫度也就越低。顯然,動能的下限為0,也就是粒子的速度降為0,熱運動完全停止下來。此時,物體的溫度將會達到最小值。

在熱力學中,最低溫度被定義為0開氏度,即絕對零度。

然而,絕對零度只是理論上的最低溫度,現實中絕無可能達到,因為這受到了量子力學和相對論的限制。量子力學不允許速度為0的粒子,否則就能同時測出粒子的速度和位置,從而違背不確定性原理。另外,相對論否認絕對靜止參照系的存在,所以粒子必然有某種運動,靜止只是相對的。

絕對零度被定義為0開氏度,這是多少攝氏度呢?

雖然絕對零度無法直接測出來,但根據查理定律——理想氣體的壓強與溫度之比是一個恆定常數(p/t=c),可以結合實驗資料推匯出絕對零度為-273.15 ℃。

通過絕熱退磁方法,科學家把一塊金屬銠降溫至-273.1499999999 ℃,比絕對零度高了100億分之一度,這是目前最低的人造溫度。無論科學家在實驗室中怎麼嘗試,都沒有辦法讓物體冷卻到絕對零度。

2樓:太空科學站

為什麼宇宙最高溫度能高達1.4億億億億度,最低只有-273.15度?

3樓:小明學科學

因為物體的溫度取決於該物體內部粒子的平均動能。當動能達到最低時,物體的溫度也就最低,所以只能達到-273度。但動能可以一直提高,所以最高溫度有1.4億億億億度。

4樓:技術小輝

因為溫度到-273度的時候,所有物質都會靜止,而高溫卻可以非常高,所以溫度最低只有-273度,最高卻能有1.4億億億億度。

5樓:小

因為宇宙特別的熱吧,所以溫度非常的高,我覺得這樣就是超級合理的,因為宇宙就是這樣的熱呀。

宇宙最高溫度是1.4億億億億度,為何最低溫卻只有-273度?

6樓:艾伯史密斯

根據物理理論的推斷,我們宇宙是存在最高溫度和最低溫度的;由於我們把水的三相點定義為273.16k,在攝氏溫度中把冰水混合物定義為0℃,所以最低溫度就為-273.15℃,最高溫度為1.

416833*10^32 k。

在物理學中,溫度的本質是微觀粒子的不規則運動,當微觀粒子完全靜止時溫度達到最低,也就是0k,或者-273.15℃,但是量子力學和熱力學都認為,絕對零度不可達到,我們只能無限去接近絕對零度,目前,實驗室能製造的最低溫度低至0.000000001k。

根據宇宙大**理論,在138億年前,我們宇宙在大**發生後的第一個普朗克時間,宇宙的所有能量都集中於一點,此時的溫度叫做普朗克溫度,數值高達1.416833*10^32k,也就是1.4億億億億k,為宇宙最高溫度。

此狀態下四種基本作用力已經統一到了一起,甚至亞原子粒子還未形成,目前實驗室利用對撞機可以製造出10萬億度的瞬間高溫,與宇宙最高溫度還差了20個數量級。

溫度的度量尺度是人為規定的,如果從純理論角度出發,開爾文溫標是最合理的,定義最低溫度為0k;而攝氏溫標是為了方便人們使用制定的,定義標況下冰水混合物為0℃,水的沸點為100℃。

對於外星文明而言,對溫度的定義可能與人類完全不同,最低溫度和最高溫度的數值可能存在差異,但是本質上最低溫度和最高溫度都是存在的,因為這是物理學定律決定的,與你如何定義溫度沒有任何關係。

溫度的範圍非常廣,但是人類能接觸到的溫度範圍非常有限,宇宙中幾個標誌性的溫度如下:

(1)最低溫度0k(-273.15℃);

(2)水的三相點溫度273.16k(0.01℃);

(3)太陽表面溫度5500k;

(4)太陽核心溫度1500萬k;

(5)氫彈**中心的瞬間溫度可達2億k;

(6)剛形成的中子星表面溫度可達60億k;

(7)超超星星**的核心溫度可達100億k;

(8)目前人類製造的大型對撞機,可以產生10萬億k的瞬間溫度。

(9)宇宙大**初的最高溫度為1.4億億億億k。

7樓:匿名使用者

夏天到了,我們又要面對高溫的蒸烤了,如果溫度達到30℃,我們就需要靠空調續命,如果溫度超過40℃,我們就有中暑的可能性,在人類歷史上測得的最高溫度發生在2023年的非洲利比亞的權埃爾阿奇亞地區,當地最高溫達到57.8攝氏度,是地球平均氣溫(15℃)的近4倍,是不是感覺很熱?還有平時我們燒開水達到100℃的時候,用手去摸會很燙,如果不幸淋到身上有可能會造成燙傷,在地球上還有很多比較高的溫度,比如紙張燃燒的溫度達到200℃、火災溫度可達400℃、酒精燃燒溫度可達到600℃。

太陽表面溫度高達6000攝氏度

不管是400℃還是600℃,它們與太陽的溫度相比弱爆了,根據科學家分析太陽表面溫度可達6000攝氏度,內部溫度更是達到驚人的1500攝氏度, 目前地球上熔點最高的物質是鉿合金,在標準大氣壓之下它的熔點為4200℃,比太陽表面溫度還要低1800℃,因此理論上將太陽可以把地球給全部融化掉,我們本以為太陽內部的溫度已經高到無法現象,但是宇宙曾經存在一個比這個溫度高得多的溫度,這個溫度就是普朗克溫度,所謂普朗克溫度就是在普朗克時間內宇宙產生的溫度,簡單點說就是宇宙大**一瞬間產生的溫度,這個溫度達到驚人的1.4億億億億度,是太陽內部溫度的(1500萬攝氏度)的幾億億億倍。

太陽內部溫度高達1500攝氏度

不過什麼事情都有兩面性,既然宇宙存在過一個最高溫度,那麼宇宙也應該存在過一個最低溫度,科學家發現宇宙最低的溫度只有-273.15℃,這個溫度也被稱為絕對零度,說到這裡可能就有人感覺疑惑,宇宙的最高溫度可以達到1.4億億億億度,而最低溫度卻只有-273.

15℃,最高溫度和最低溫度相差如此巨大,這到底是為什麼呢?

科學家發現宇宙最高溫度1.4億億億億℃,最低溫度卻只有-272℃

要想知道其中的答案,那麼就必須瞭解溫度的本質是什麼,那溫度的本質是什麼?一提到溫度很多人都認為這麼簡單的概念還要思考,不就是熱和冷嗎,溫度其實就是熱量和寒冷,就這麼簡單,其實這樣思考是片面的,溫度的本質其實是一種分子運動,在我們這個世界上到處都充滿分子,因為分子是組成物質的基本物質,而沒有組成物質的分子就以氣態形式漂浮在地球各個角落。

溫度的本質是分子的熱運動,分子相互碰撞產生了熱量

當分子運動速度很快的時候,分子之間的碰撞就越激烈,碰撞得越激烈產生的熱量就越多,溫度就上升得越快,就好比平時我們用石頭相互碰撞會產生熱量是一個道理,當你撞擊的速度越快,兩塊石頭產生的熱量越多因此也就越熱。相反,如果分子的運動速度越慢,那麼產生的熱量就越少,因此溫度就會下降變冷,這就是溫度的本質。

宇宙大**瞬間產生了普朗克溫度,也就是宇宙最高溫度1.4億億億億度

明白了溫度的本質,那麼我們再來來看看宇宙最高的溫度和最低的溫度,宇宙之所以能夠出現高達1.4億億億億度,那是因為分子的運動速度可以創造出1.4億億億億度的高溫,而那個運動速度就是宇宙大**瞬間產生的速度,就目前為止宇宙中沒有發現比宇宙大**瞬間時分子運動速度更高的物質速度了,因此可以確定宇宙最高的溫度為1.

4億億億億度,但是理論上來講,分子的運動速度是沒有上限的,也就是說如果科技足夠發達,就可以把分子的速度加速到比宇宙大**瞬間的速度還要快,產生的溫度勢必超越1.4億億億億度,而且產生的高溫沒有上限,不過這也僅僅是理論上,因為如何能夠創造比宇宙大**瞬間還高的溫度,那已經不屬於科學的範疇了,已經屬於神的範疇了,畢竟宇宙也有可能是由神創造的。

目前在宇宙中發現最低溫度的地方布莫讓星雲,這裡的溫度為-272℃

然後再來說說最低溫度為什麼只有-273.15℃,既然溫度本質是分子的運動,那麼當分子靜止的時候不就是溫度最低的溫度了嗎,所以當分子靜止的時候,物質就達到最低溫度,也就是-273.15℃,這也就是為什麼這個溫度被稱為絕對溫度,就是物質絕對靜止時產生的溫度,但是宇宙中根本沒有絕對靜止的物質,只有準靜止的物質,因此宇宙也不可能存在-273.

15℃這個絕對溫度,只能存在比這個大的溫度,目前科學家在宇宙中發現的最低溫度是布莫讓星雲,這裡的溫度達到-272℃,儘管如此還是比絕對溫度高1.15℃,因為宇宙不存在絕對靜止的物質,莫讓星雲的溫度能夠達到-272℃,說明這裡的物質運動狀態非常接近靜止了。

分子運動速度快慢決定溫度高低,圖為水分子,水分子運動越快水就越容易沸騰

最後總結:溫度的本質是分子運動,溫度與分子運動速度成正比,分子速度越快溫度就越高,分子速度越慢溫度就越低。宇宙最高溫度之所以可以達到1.

4億億億億度,那是因為分子的運動速度可以達到創造這個溫度的超高速度,而分子運動速度理論上是沒有上限的,因此溫度理論上也不存在上限;雖然分子運動速度沒有上限,但是物質的速度是沒有負值的,所以分子的運動速度有一個下限值,這個下限值就是0,當分子運動速度為0的時候,溫度就達到絕對零度-273.15℃,因此就導致宇宙最高溫度比最低溫度差距極為懸殊的現象。

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