絕對最低溫度

絕對最低溫度

絕對最低溫度是在整個觀測時期內的極端最低溫度,它表征一個地區溫度的極限。要得到比較可靠的絕對最低溫度,需要相當長的觀測年限(30年以上)。絕對最低溫度,又稱“極端最低溫度”。指歷年中給定時段(如某年某月某日)內可能出現的最低溫度的最低值。如月及年極端最低溫度是從全月或全年各日最低溫度值中挑選取出來的極值:長年某月及年極端最低溫度是從歷年某月和各年最低溫度值中挑選出的極值。只是個理論上是可行的實際中還沒有達到。

基本介紹

  • 中文名:絕對最低溫度
  • 含義:整個觀測時期內的極端最低溫度
  • 意義:一個地區溫度的極限
  • 觀測年限:30年以上
簡介,說明,絕對溫度,

簡介

最低溫度最低溫度
地球物質的絕對最低溫度為-273.15℃,這也是物質能達到的最低溫度,亦稱為絕對零度。隨著人類科學技術的發展,絕對零度只能無限接近,卻無法達到。

說明

絕對零度,即絕對溫標的開始,是溫度的最低極限,相當於-273.15℃,當達到這一溫度時所有的原子分子熱運動都將停止。熱力學第三定律指出,絕對零度不可能通過有限的降溫過程達到,所以說絕對零度是一個只能逼近而不能達到的最低溫度。人類在1926年得到了0.71K的低溫,1933年得到了0.27K的低溫,1957年創造了0.00002K的超低溫記錄。利用原子核絕熱去磁方法,我們已經得到了距絕對零度只差三千萬分之一度的低溫,但仍不可能得到絕對零度。
如果真的有絕對零度,那么能不能檢測到呢?有沒有一種測量溫度的儀器可以測到絕對零度而不會干擾受測的系統(受測的系統如果受到干擾原子就會運動,從而就不是絕對零度了)?確實,絕對零度無法測量,是依靠理論計算定義的。研究發現,當溫度降低時,分子的平動就會變慢,那么根據實驗數據外推得出,當降到某一溫度時,分子的平動能為零,於是就給出了絕對零度的定義。
雖然說,溫度存在著理論下限——絕對零度,但是這並不意味著物質在絕對零度的溫度狀態下一切運動都停止了。從統計熱力學的角度看,物質的微觀運動大體上可以分為分子平動、分子轉動、分子振動、電子運動和核運動等幾類。在絕對零度下,描述分子整體平移的分子平動、描述分子繞質心旋轉的分子轉動確實已經消失,但是分子振動、電子運動和核運動存在最低量子態,是不能被溫度凍結的,所以說,客觀世界的靜止是相對的,運動是絕對的。

絕對溫度

俗稱:絕對零度或最低溫度
絕對溫度的同義詞是熱力學溫度
熱力學溫度,又叫熱力學標溫,符號T,單位K(開爾文,簡稱開,)國際基本單位之一。 早在1787年法國物理學家查理(J.Charles)就發現,在壓力一定時,溫度每升高1℃,一定量氣體的體積的增加值(膨脹率)是一個定值,體積膨脹率與溫度呈線性關係國際實用溫標是以國際上所通過的一系列純物質的固定點(如平衡氫三相點、平衡氫沸點、氧三相點、水三相點、錫凝固點等)作為基準用於標定規定的基準溫度計(如鉑電阻溫度計和鉑-10%銠/鉑熱電偶等)並給出相應的內插公式用於測定溫度。國際單位制(SI)的7個基本量之一,熱力學溫標的標度,符號為T。根據熱力學原理得出,測量熱力學溫度,採用國際實用溫標。
攝氏度為表示攝氏溫度時代替開的一個專門名稱。而水的三相點溫度為0.01攝氏度。因此熱力學溫度T與人們慣用的攝氏溫度t的關係是T =t+273.15。 規定熱力學溫度的單位開(K)與攝氏溫度的單位攝氏度(℃)完全相同。1K=1℃。在表示溫度差和溫度間隔時,用K和用℃的數值相同。
絕對零度只是一個理論值,科技只能無限接近,無法達到。
吉尼斯吉尼斯
最低溫度吉尼斯世界記錄
由德國、美國、奧地利等國科學家組成的一個國際科研小組,日前改寫了人類創造的最低溫度紀錄:他們在實驗室內達到了僅僅比絕對零度高0.5納開爾文的溫度,而此前的紀錄是比絕對零度高3納開。這是人類歷史上首次達到絕對零度以上1納開以內的極端低溫。
開爾文是熱力學溫度單位,簡稱“開”,"1開"相當於1攝氏度,1納開等於十億分之一開爾文。"0開"即絕對零度是溫度的極限,相當於零下273.15攝氏度,在這種溫度下,分子將停止運動。
這個科研小組在新一期美國《科學》雜誌上發表論文介紹說,他們是在利用磁阱技術實現銫原子的玻色-愛因斯坦凝聚態(BEC)的實驗過程中創造這一紀錄的。參與研究的科學家大衛·普里查德介紹說,將氣體冷卻到極端接近絕對零度的條件對於精確測量具有重要意義,他們的此次實驗成果有助於製造更為精確的原子鐘和更為精確地測定重力等。
玻色-愛因斯坦凝聚態是物質的一種奇特的狀態,處於這種狀態的大量原子的行為像單個粒子一樣。這裡的“凝聚”與日常生活中的凝聚不同,它表示原來不同狀態的原子突然“凝聚”到同一狀態。要實現物質的該狀態一方面需要達到極低的溫度,另一方面還要求原子體系處於氣態。華裔物理學家朱棣文曾因發明了雷射冷卻和磁阱技術製冷法而與另兩位科學家分享了1997年的諾貝爾物理學獎
科學家說,他們希望利用新達到的最低溫度發現一些物質的新現象,諸如在此低溫下原子在同一物體表面的狀態、在限定運動通道區域時的運動狀態等。因發現了“鹼金屬原子稀薄氣體的玻色-愛因斯坦凝聚”
這一新的物質狀態而獲得了2001年諾貝爾物理學獎的德國科學家沃爾夫岡·克特勒評價說,首次達到絕對零度以上1納開以內的溫度是人類歷史上的一個里程碑。
吉尼斯世界記錄:一個人最長與冰接觸時間為1小時13分。
絕對最低溫度 - 時間會停止
當在絕對溫度時,時間會停止。這個問題到底是對的還是錯的?至今還是有爭議。
正方認為(時間會停止):絕對零度在宇宙中是存在的,在宇宙的某些地方,當巨大的能量被黑洞吸走時產生絕對零度,由於時間也是一種能量形式,所以在那一刻,時間也是停止的。宇宙中有存在絕對零度的地方,甚至有低於絕對零度的地方,那些低於零度的情況由反物質構成。也就是說我們的分子運動需要提供能量,而反物質運動則吸收能量,所以絕對零度可以達到,只不過我們沒有發現,也沒法發現。 正如數字有正負,電流有正負,性別有男女一樣,你憑什麼說就沒有低於絕對零度的負溫度? 科學家們都沒有否認在絕對零時刻,就是時間的起源之前時空的可知性,你又憑什麼斷定在絕對零度之下的溫度不存在?
反方認為(時間不會停止):從哲學角度說,物質的靜止和運動都是相對的,時間如果記錄著物質的發展和變化的話,它記錄物質的運動狀態,那么可不可以記錄物質的靜止狀態?絕對零度下,不是一切都停止了,停止的只是物質的分子運動,所以,綜上所述,絕對零度下的時間肯定還是運動的。除非這個世界裡,時間不再存在。 可是如果宇宙的全部物質都是絕對零度那么時間也應該停止了吧!事實上,在絕對零度時,物體是不存在運動不存在能量的,此時物體保持了一個相對於非絕對零度物體的絕對靜止狀態。時間是一種能量(如前文所說),但更多時候時候它是一種形式,是存在於我們感知範圍內的單位,因而在絕對零度時,相對時間是取決於你的認證方式的。
絕對最低溫度 - 不可能產生火焰
絕對零度是不可能產生火焰的,至少人眼看不到,因為火焰自身的溫度的關係物質燃燒必定要達到某種溫度否則不會產生火焰現象,絕對零度是一個推出的數字,是人類不可能達到的一個最低溫,乃至宇宙也沒有這樣的低溫。
絕對零度時物體粒子的平均動能為零,就是說都不動了,所以溫度不能再低了。瞬間到達絕對零度是一個非常複雜的概念 涉及到相對論的概念,火焰是物質劇烈燃燒產生的 。既然沒有動能當然粒子也不會那么劇烈的運動或者說粒子處於絕對靜止狀態 ,也就是說不會產生燃燒現象。
一個未解之謎
寒冷地帶之首:宇宙中最冷的地方—美國桑地亞國家實驗室,說道宇宙中最寒冷的地方,我們還得再回到地球上。美國新墨西哥州實驗室(Sandia National Lab )和哥倫比亞大學的物理學家們在《科學》雜誌上發表論文,敘述他們在實驗室中是如何使分子停止運動並將其準確相互碰撞的。根據物理學原理我們知道,如果想要分子停止運動,需要非常低的溫度。物理學家們在實驗中設法使溫度達到了零下272.59攝氏度,這是所知宇宙中的最低溫度。
絕對最低溫度 - 實驗室製造出的最低溫度
絕對零度下,任何能量都應消失。可就是在絕對零度下,依然有一種能量存在,這就是真空零點能
真空零點能,因在絕對零度下發現粒子的振動而得名。這是量子真空中所蘊藏著的巨大本底能量。海森堡測不準原理指出:不可能同時以較高的精確度得知一個粒子的位置和動量。因此,當溫度降到絕對零度時粒子必定仍然在振動;否則,如果粒子完全停下來,那它的動量和位置就可以同時精確的測知,而這是違反測不準原理的。這種粒子在絕對零度時的振動(零點振動)所具有的能量就是零點能
量子真空是沒有任何實物粒子的物質狀態,其場的總能量處於最低,這是一切物質運動及能量場的最初始狀態,它的溫度自然處於絕對零度。這樣的狀態具有無限變化的潛在能力。零點能就是由量子真空中的虛粒子和和反粒子不斷出現和湮滅產生的。據推測,量子真空中,每立方厘米包含的能量密度有10^13焦耳,足以在瞬間燒乾地球上所有海洋的水分!
從理論上看,真空能量粒子的形態出現,並不斷以微小的規模形成和消失。真空中充滿著幾乎各種波長的粒子,但卡西米爾認為,如果使兩個不帶電的金屬薄盤緊緊靠在一起,較長的波長就會被排除出去。接著,金屬盤外的其他波就會產生一種往往使它們相互聚攏的力,金屬盤越靠近,兩者之間的吸引力就越強。1996 年,物理學家首次對這種所謂的卡西米爾效應進行了測定。這是證明真空零點能存在的確鑿證據。
其實,絕對零度絕對至高溫度在理論上均可達到。人類正不遺餘力地做著相關實驗,探索著隱藏在科學深處的奧秘。
最 近一次達到的最低溫度(2003年09月12日 16:37)
開爾文熱力學溫度單位,簡稱“開”,1開相當於1攝氏度,1納開等於十億分之一開爾文。0開即絕對零度是溫度的極限,相當於零下273.15攝氏度,在這種溫度下,分子將停止運動。
這個科研小組在新一期美國《科學》雜誌上發表論文介紹說,他們是在利用磁阱技術實現銫原子的玻色-愛因斯坦凝聚態(BEC)的實驗過程中創造這一紀錄的。

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