在物理方面,为什说绝对零度是-273°?

作者&投稿:鄂楠 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
为什么绝对零度是-273.15℃?~

绝对零度 绝对零度表示那样一种温度,在此温度下,构成物质的所有分子和原子均停止运动。所谓运动,系指所有空间、机械、分子以及振动等运动.还包括某些形式的电子运动,然而它并不包括量子力学概念中的“零点运动”。除非瓦解运动粒子的集聚系统,否则就不能停止这种运动。从这一定义的性质来看,绝对零度是不可能在任何实验中达到的,但已达到绝对零度以上百万分之一度内的低温。所有这些在物质内部发生的分子和原子运动统称为“热运动”,这些运动是肉眼看不见的,但是我们会看到,它们决定了物质的大部分与温度有关的性质。 正如一条直线仅由两点连成的一样,一种温标是由两个固定的且可重复的温度来定义的。最初,在一标准大气压(760毫米水银柱,或760托)时,摄氏温标是定冰之熔点为0℃和水之沸点为100℃,绝对温标是定绝对零度为oK和冰之熔点为273K,这样,就等于有三个固定点而导致温度的不一致,因为科学家希望这两种温标的度数大小朝等,所以,每当进行关于这三点的相互关系的准确实验时,总是将其中一点的数值改变达百分之一度。 现在,除了绝对零度外,仅有一固定点获得国际承认,那就是水的“三相点”。1948年确定为273.16K,即绝对零度以上273.16度。当蒸气压等于一大气压时,水的正常冰点略低,为273.15K(=o℃=320°F),水的正常沸点为373.15K(=100℃=212°F)。这些以摄氏温标表示的固定点和其他一些次要的测温参考点(即所谓的国际实用温标)的实际值,以及在实验室中为准确地获得这些值的度量方法,均由国际权度委员会定期公布。

一定质量的气体等压膨胀时,在常温下其V-t图线为一条不过坐标原点的直线(盖-吕萨克定律)。若实验测得这条图线,加以外推,找出图线与t轴的交点处的摄氏温度值,它就是使理想气体体积变为零的最低温度,即热力学温度(绝对温度)的零度。

“绝对零度”中“绝对”的涵义

计量上的零点有时是可以任意选取的,例如,经度零度是任意确定的。温度的零点也是一样。在摄氏温标中,将冰的熔点取作零碎度;
而在华氏温标中,零碎度则处于冰的熔点以下。这两种温标中,温度都可以低于零度。将近18世纪末的时候,人们开始觉得热是无尽头的,
但冷似乎是有极限的。既然冷有尽头,那么,这个尽头就是一种不可超越的“零度”,于是,开尔文引进了开氏温标。开氏温标中的零度是不可超越的,因而叫做“绝对零度”。这是“绝对”二字的一种物理涵义。
1787年,法国物理学家查理发现,理想气体每冷却1摄氏度,其体积就缩小它处于0℃时体积的1/273,这就是著名的查理定律。如
果理想气体被冷却的过程一直继续下去,那么它的温度降到-273℃时,气体的体积岂非缩小到“零”了?在物理上,体积为零意味着气体完全消失了,这当然是不会发生的。这是“绝对”的第二种涵义。实际情况是,当气体冷却到一定温度后它总是先变为液体,然后又在更低的温度下变为固体。
英国物理学家开尔文把温度作为物质分子运动速度的一种表述方
式,物质越冷其分子运动就越慢,分子运动中最最慢的就是完全不运动 的分子,因此也不会有比它更低的温度。于是-273℃这个温度便是一种真正的零度。这就是绝对零度“绝对”的第三层涵义。

本期节目,我们就来一起深入探讨下,“绝对零度”究竟是个什么概念?而处在这种温度下的物质,又会发生怎样的变化呢?

物理学中的许多常数似乎是任意建立的。摄氏温度标度确定水温在0到100摄氏度之间沸腾。在找到绝对零之前,这一直是一个方便的温度标度。此后,对于科学家而言,更方便的温度标度是将绝对零值定义为0开尔文,并以1摄氏度为增量定义1摄氏度的增量。那么这个数字有什么特别之处呢?在新的温度范围内,水在273.15开氏温度下冻结。开尔文温度标度仍然是历史折衷方案。

更合适的标准可以以使能量E=KT和KT=1焦耳的玻尔兹曼常数K=1的方式建立温度T。这种现象通常不会发生,因为连米和秒都是任意设定的。-273.15摄氏度或0开氏温度称为绝对零度,这可能是宇宙中已知的最低温度。在此温度下有几个特征:根据查理定律,我们知道理想气体的压力与温度成正比。绝对为零时,压力为零,这意味着气体可以无限期压缩。所有分子和原子动能均为零。固体分子停止振动,其行为像一个称为玻色-爱因斯坦凝聚物的巨型原子。该温度只能从理论上达到,因为它似乎违反了能量守恒定律。

简而言之,如果我们达到这个温度并能够维持该温度,并且避免了光引起的温度升高,那么所有有关原子和量子力学的问题都将找到答案。这个数字的唯一“特殊”是它是将摄氏温度标度向下扩展直到所有原子/分子不再“运动”(“绝对零”)的结果。当Anders Delsius首次提出其温度标度时,水沸点为100度,水冻结为0度。幸运的是,这种情况得到了扭转(1744年,在英仙座去世后,由卡尔·冯·林奈夫斯进行了调整)。

这两点的选择是有哲学依据的,因为当环境温度接近这两极时,地球的居住环境似乎是最好的,但是这种选择也是任意的。沃伦·海特(Warren Hite)还任意选择了莱奥米尔(Leomir)两个点(以及其他几个点,请参见温度单位的转换)。 1开尔文等于1摄氏度,0摄氏度被认为是凝固点,但是在这一点上,系统还提供了相当大的能量。这就是为什么我们使用低于零的摄氏温度来表示分子水平的原因。当此曲线扩展到0时,温度为-273.15摄氏度,即0开氏温度。因为0是最低的能量点,所以没有系统可以拥有能量,因此开尔文标度上没有负温度,也称为绝对温度标度。根据热力学第二定律,不能通过传热获得0开尔文点。



宇宙中完全没有能量状态下的最低温度是-273.15℃,已经不能再低 了

可能是因为科学家经过佐证以后才得到这个数据吧。

因为这是物理学家客观严谨的实验结果。绝对零度是-273

因为物理是和现实是不一样的可能,所以绝对零度时-273


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华池县15134882998: 物理上的绝对零度是怎么来的 -
聊东安维: 绝对零度是根据理想气体所遵循的规律(即理想气体状态方程,pV=mRT/M=mrT,r=R/M),用外推的方法得到的.用这样的方法,当温度降低到-273.15℃时,气体的体积将减小到零.如果从分子运动论的观点出发,理想气体分子的平均平动动能由温度T确定,那么也可以把绝对零度说成是"理想气体分子停止运动时的温度".

华池县15134882998: 绝对0度到底是多少 为什么会有绝对0度? -
聊东安维: -273.15°C 这个是一个极限的最低温度 应该来说是不可能达到的温度 因为到了这个温度 世界的一切物质都停止运动 至于时间什么 我也不知道的 这是我自己说的 没有在网上找

华池县15134882998: 绝对零度是怎样推测出来的? -
聊东安维: 绝对零度一开始是用理想气体在摄氏温度情况下得到的气压-温度公式来推出来的,在-273.15摄氏度的时候理想气体的气压趋于0,为了物理上描述方便就设立了绝对零度.后来通过热力学第二定律的推算得到热力学零度的意义——热力学零度时完整晶体的熵等于0

华池县15134882998: 绝对零度是负237点16摄氏度,温度似乎不能再下降了,求解释,为什么没有更低呢? -
聊东安维: 物质的温度 取决于其内原子、分子等粒子的动能.根据麦克斯韦-玻尔兹曼分布,粒子动能越高,物质温度就越高.理论上,若粒子动能低到量子力学的最低点时,物质即达到绝对零度,不能再低.然而,绝对零度永远无法达到,只可无限逼近.因为任何空间必然存有能量和热量,也不断进行相互转换而不消失.所以绝对零度是不存在的,除非该空间自始即无任何能量热量.在此一空间,所有物质完全没有粒子振动,其总体积并且为零.有关物质接近绝对零度时的行为,可初步观察热德布洛伊波长(Thermal de Broglie wavelength)

华池县15134882998: 物理上说温度最低是零下273度,是真的吗 -
聊东安维: 人类能接触的极限,或大自然展现的现象不是真的.因为人类做不到,大自然展现不出,能使电子与原子核表面零接触,所以不是真的.但是,尤其在宇宙形成初期的大爆炸,不仅负273度是真的,而且低于负273度,甚至更低更低都是真的.因为地球球心,甚至恒星星心,虽然不敢肯定,万有引力会把电子和原子核压成零距离,但是银心,乃至银心上一级移动中心的星心,不仅会把电子和核压成零距离,甚至会把原子核压碎.这样宇宙大爆炸时,星心产生的膨胀,产生的吸热,就会使周围的温度低于负273度,甚至远远低于负273度.

华池县15134882998: 为什么称 - 273摄氏度为绝对零度?
聊东安维: 绝对零度即热力学温度的理论下限0K(开尔文),相当于摄氏-273.15度(-273.15℃). 物体的温度取决于物体内原子和分子的动能.根据麦克斯韦-玻耳兹曼分布,这些粒子的动能越高,物体的温度就越高.理论上来说,如果粒子的动能已经降低到根据量子力学原则不能更低的程度,物体即达到绝对零度.实验上,绝对零度永远无法达到,但可无限逼近.

华池县15134882998: 物理学中的绝对零度指的是什么? -
聊东安维:[答案] 绝对零度 -273.15℃ 也就是热力学温标中的0K K=℃+273.15

华池县15134882998: 为什么绝对零度正好是 - 273.15度,有什么意义吗? -
聊东安维: 我们总是感到疑惑,为何宇宙中没有最高温度,却存在着绝对零度呢?温度的上限或者下限又是由什么决定的? 我们对于温度最直观的感受就是冷暖了,当气温无比炎热时,即使不看天气预报,我们心里也很清楚,当天的气温一定很高. 而...

华池县15134882998: 为什么 - 273K等于0度 -
聊东安维:[答案] 你说的是温度吧 日常说的零度是在正常条件下水的冰点作为零度 绝对零度,理论上所能达到的最低温度,在此温度下物体没有内能.把-273.15℃定作热力学温标(绝对温标)的零度,叫做绝对零度(absolute zero). 绝对零度(absolute zero)是热力...

华池县15134882998: 为什么物理学中的绝对零度是达不到的? -
聊东安维:[答案] 物体的温度实际上就是原子在物体内部的运动.当我们感到一个物体比较热的时候,就意味着它的原子在快速动动:当我们感... 而物理学家则是绝对温标或称开尔文温标来测量温度的. 按照这种温标测量温度,绝对温度零度(0K)相当于摄氏零下273....

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