为什么理论上宇宙中最低温度只有-273.15℃,而最高温度几乎没有上限?

2024-05-14

1. 为什么理论上宇宙中最低温度只有-273.15℃,而最高温度几乎没有上限?

论上是不存在“最高温度”这个概念的.因为粒子的能量即表征着温度,而粒子的能量是没有限制的.已经发现过的单个宇宙射线粒子能量高达10^21电子伏,对应波尔兹曼温度高达10^26开尔文.
如果你说的温度特指大量粒子的热运动温度,那么目前可以计算出的是超新星爆发前夕的恒星核心温度.它高达60亿开尔文.
我们平常用的摄氏度和热力学温标存在转换关系,但后者是更接近物理学本质的一个测量方式,前者只是出于我们的生活习惯,定一个在人类生活中更好用的标度而已。
热力学温标下的“绝对零度”,“绝对”二字不是白写的,在这个温度下,系统不存在热量。要达到绝对零度,需要有一个孤立系统,并且这个孤立系统一开始的温度就是0,实际中我们做不到。假如是非孤立系统,只能给它降温,但是只要是有能量交换,就不可能把它的温度降到0。

为什么理论上宇宙中最低温度只有-273.15℃,而最高温度几乎没有上限?

2. 宇宙中存在着温度的下限-273.15^0是怎么得到的?

绝对零度,即绝对温标的开始,是温度的最低极限,相当于—273.15℃,当达到这一温度时所有的原子和分子热运动都将停止。热力学第三定律指出,绝对零度不可能通过有限的降温过程达到,所以说绝对零度是一个只能逼近而不能达到的最低温度。人类在1926年得到了0.71°K的低温,1933年得到了0.27°K的低温,1957年创造了0.00002°K的超低温记录。目前,利用原子核的绝热去磁方法,我们已经得到了距绝对零度只差三千万分之一度的低温,但仍不可能得到绝对零度。   如果真的有绝对零度,那么能不能检测到呢?有没有一种测量温度的仪器可以测到绝对零度而不会干扰受测的系统(受测的系统如果受到干扰原子就会运动,从而就不是绝对零度了)?确实,绝对零度无法测量,是依靠理论计算定义的。研究发现,当温度降低时,分子的平动就会变慢,那么根据实验数据外推得出,当降到某一温度时,分子的平动能为零,于是就给出了绝对零度的定义。   桑拿湿度计
虽然说,温度存在着理论下限——绝对零度,但是这并不意味着物质在绝对零度的温度状态下一切运动都停止了。从统计热力学的角度看,物质的微观运动大体上可以分为分子平动、分子转动、分子振动、电子运动和核运动等几类。在绝对零度下,描述分子整体平移的分子平动、描述分子绕质心旋转的分子转动确实已经消失,但是分子振动、电子运动和核运动存在最低量子态,是不能被温度冻结的,所以说,客观世界的静止是相对的,运动是绝对的。

3. 宇宙中温度的下限为-273℃(精确地说是-273.15℃),这个温度叫绝对零度.

0℃=-273.15----K
t=37℃=(37+273.15 )  K
热力学温度与摄氏温度之间的换算关系
热力学温度 = 摄氏温度-273.15

宇宙中温度的下限为-273℃(精确地说是-273.15℃),这个温度叫绝对零度.

4. -273.15℃是宇宙最低温度,这个温度是怎么得出的?

俄罗斯的奥伊米亚康的极端最低气温达零下71摄氏度,被气候学家称为世界“寒极”。按这样来说,零下273.15℃好像也没有特别冷吧,但其实在整个宇宙来说,没有物质的温度能低于零下273.15℃,因为它也被称为绝对零度。

科学家发现的宇宙最冷之地——“回力棒星云”,那里的温度为零下272摄氏度比绝对零度(零下273.15℃)高将近1度。这个“热度”(因为实际上我们谈到的温度总是在绝对零度之上)是作为宇宙起源的大爆炸留存至今的热度。绝对零度可以说是一个理想的、无法达到的、完美的冻结状态,很多人对于温度和热的理解都缺少一个概念,温度的本质是一种态函数,用来描述物体内部原子热运动剧烈程度。说白了就是物质内部粒子的平均动能。而在物理学中,是没有“冷”这个概念的,“热”是指由于温度差别而转移的能量。零下50℃也是“热”,因为粒子还处于运动之中,

在我们生活的三维空间里面,粒子是不可能有负的速度的,速度>=0,至少我们认知的三维空间不可能,然后量子力学的不确定性原理认为,越精确地知道位置,则越不精确地知道动量,反之亦然。所以把等号也给抹了。那么从定义上,温度就存在一个达不到的最小值,当然了,粒子移动速度也有一个上限,光速c。所以其实温度也是有上限的,被称为普朗克温度,这个数字就是1.4亿亿亿亿℃。早在人类的观察还停留在宏观世界的时候,化学之父波义耳就观察到硝石(硝酸钾)溶解于水而吸收大量热量,认为地球内部可能存在一种最低温度,他把这叫做“原始冷”。

后来,纪尧姆·阿蒙东注意到,当从沸点冷却到冰点时,密封容器中的气压会下降“大约1/4”。由此外推的话,他推断,如果继续冷却,气体的压力也许最终会在某个温度之下完全消失——按照今天的标记,这个温度大约在-300℃。再后来,随着对理想气体压力和温度测量精度的日益提高,人们发现这个推测不算离谱。1834年,克拉珀龙提出了理想气体状态方程,根据理想方程的推导,今天的绝对零度被定义为开尔文温标下的温度零点(也就是0开尔文),大约相当于-273.15℃。

5. 绝对零度是零下273.15度,那宇宙中的最高温度是多少?

很多人都知道,在热力学理论之下最低的温度是零下273.15摄氏度,也就是我们所说的绝对零度。当物质达到这一温度,连原子都会冻结。那与此对应的宇宙中最高的温度又是多少,当达到最高温度上限又会出现怎样无法用常理解释的事情呢?

地球接收到相当大一部分的能量都是来自太阳,就连人类自身去晒太阳都会感到暖洋洋,这也是接收到太阳的热能。但这只是太阳热能经过遥远距离传到地球后剩余的能量,太阳仅表面温度就能达5500摄氏度左右,其核心温度更是达到惊人的1千5百万摄氏度。这样高的温度由太阳内部的氢元素的核融合产生,也就是我们经常听到的核聚变。

不少人都以为像太阳这样的高温已经接近宇宙的极限,事实上在恒星中,太阳的温度并不算高,甚至连恒星平均温度的基准线都没达到。根据科学家计算,即将步入生命终点的巨大恒星在超新星爆发前夕,它的核心温度能够达到惊人的60亿摄氏度。任何物质出现在这样的温度之下,它的下场恐怕与遇上黑洞的后果差不了多少,都是连渣也剩不下。而令人意外的是,人类的科技也可以制造出远超恒星核心温度的高温火球。

科学家曾使用大型强子对撞机将两束铅离子加速到接近光速并让二者进行对撞,结果他们成功的制造了一个炙热致密的亚原子爆炸,温度超过5万亿摄氏度,这样的数据是否让屏幕前的你感到微微吃惊呢。科学家认为在这样炙热的温度下,不仅原子本身会被分解,就连原子核内的质子和中子也会一起融化,同时生成一种更加微小的基本粒子——由夸克和胶子组成的不稳定物质,被称为夸克胶子等离子体,这种奇特的物质同时存在于宇宙大爆炸后的20至30微妙。

可惜的是这种物质可遇不可求,科学家希望可以复制这种不稳定物质,这样就可以分析出宇宙大爆炸时物质诞生的流程。而在宇宙的过往史中,真正意义上最热的时刻也正是由宇宙大爆炸造成。科学家曾提出过一个猜想,宇宙由一个质量无限大但体积无限小的奇点开始膨胀,当时的4种基本力,引力、电磁力、强力和弱力全部包裹在一起,所有原子和物质都还未出现,这一阶段被称为普朗克时期。

那时宇宙中的一切都只是纯粹的能量,炙热和高密度使这个空间变得十分混沌。在当时的环境下,现今所有的物理学定律都不会适用,那里的温度可能还会超过10*32次方摄氏度,这可能也是宇宙史上的最高温度,也被称为普朗克温度。普朗克温度有一特征,那就是所维持的时间十分短暂,大约只有几微秒不到。而在普朗克时期过后宇宙就开始降温,空间剧烈膨胀,各种基本粒子和物质也相继出现,最后形成了我们现在看到的世界。

绝对零度是零下273.15度,那宇宙中的最高温度是多少?

6. 为什么宇宙的极限低温是零下273.15摄氏度?

因为温度是用分子的振动频率来衡量的,当零下273.15度时,分子不震动,也就不能再低了。
也就是说,如果从分子运动论的观点出发,理想气体分子的平均动能由温度T确定,即温度越高分子就运动得越快,达到-273.15℃的时候分子运动已经完全停止了,所以不能再低了。

7. 宇宙中最低温度为什么是零下273摄氏度,而不是零下274摄氏度?

绝对零度是热力学的最低温度,但此为仅存于理论的下限值。热力学温标的单位是开尔文(K),绝对零度就是开尔文温度标定义的零点。0K等于摄氏温标零下273.15度。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能。

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宇宙中最低温度为什么是零下273摄氏度,而不是零下274摄氏度?

8. 绝对零度是零下273.15度,那宇宙中的“绝对高温”是多少?

很多人都知道,在热力学理论之下最低的温度是零下273.15摄氏度,也就是我们所说的绝对零度。当物质达到这一温度,连原子都会冻结。那与此对应的宇宙中最高的温度又是多少,当达到最高温度上限时又会出现怎样无法用常理解释的事情呢? 
     
  地球接收到相当大一部分的能量都是来自太阳,就连人类自身去晒太阳都会感到暖洋洋,这也是接收到太阳的热能。但这只是太阳热能经过遥远距离传到地球后剩余的能量,太阳仅表面温度就能达5500摄氏度左右,其核心温度更是达到惊人的1千5百万摄氏度。这样高的温度由太阳内部的氢元素的核融合产生,也就是我们经常听到的核聚变。 
     
  不少人都以为像太阳这样的高温已经接近宇宙的极限,事实上在恒星中,太阳的温度并不算高,甚至连恒星平均温度的基准线都没达到。根据科学家计算,即将步入生命终点的巨大恒星在超新星爆发前夕,它的核心温度能够达到惊人的60亿摄氏度。任何物质出现在这样的温度之下,它的下场恐怕与遇上黑洞的后果差不了多少,都是连渣也剩不下。而令人意外的是,人类的 科技 也可以制造出远超恒星核心温度的高温火球。 
     
  科学家曾使用大型强子对撞机将两束铅离子加速到接近光速并让二者进行对撞,结果他们成功地制造了一个炙热致密的亚原子爆炸,温度超过5万亿摄氏度,这样的数据是否让屏幕前的你感到微微吃惊呢。科学家认为在这样炙热的温度下,不仅原子本身会被分解,就连原子核内的质子和中子也会一起融化,同时生成一种更加微小的基本粒子——由夸克和胶子组成的不稳定物质,被称为夸克胶子等离子体,这种奇特的物质同时存在于宇宙大爆炸后的20至30微妙。 
     
  可惜的是这种物质可遇不可求,科学家希望可以复制这种不稳定的物质,这样就可以分析出宇宙大爆炸时物质诞生的流程。而在宇宙的过往史中,真正意义上最热的时刻也正是由宇宙大爆炸造成的。科学家曾提出过一个猜想,宇宙由一个质量无限大但体积无限小的奇点开始膨胀,当时的4种基本力,引力、电磁力、强力和弱力全部包裹在一起,所有原子和物质都还未出现,这一阶段被称为普朗克时期。 
     
  那时宇宙中的一切都只是纯粹的能量,炙热和高密度使这个空间变得十分混沌。在当时的环境下,现今所有的物理学定律都不会适用,那里的温度可能还会超过10*32次方摄氏度,这可能也是宇宙史上的最高温度,也被称为普朗克温度。普朗克温度有一个特征,那就是所维持的时间十分短暂,大约只有几微秒不到。而在普朗克时期过后宇宙就开始降温,空间剧烈膨胀,各种基本粒子和物质也相继出现,最后形成了我们现在看到的世界。
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