大家都知道絕對零度是達不到的,那麼真空有溫度嗎?說溫度一般都是某物體的溫度。在真空里就沒有溫度的概念?

如果這樣。我們是不是可以認為真空環境已經達到絕對零度了?因為在真空中沒有物體也就沒有能量?


問這個問題之前,題主對於真空的概念是這樣理解的:不存在任何物質。

事實上,不存在任何物質的真空是不存在的。

人造真空,最經典的是我們初中物理裡面見到的用水銀管製成的托里拆利水銀館,76cm高。這裡產生的真空也會有一些遊離的粒子,當然最多的就是汞的蒸汽粒子。事實上,題主所說的外太空,是最接近真空的存在了。但是即便如此,壓強可能小於10帕斯卡,但依舊存在一些粒子。絕對真空是不存在的。

按現代物理量子場論的觀點,真空不空,其中包含著極為豐富的物理內容。狹義相對論等理論中的真空只是普朗克常數趨於0時的近似情形。(這兩句話來自於百度百科)

提到宇宙的溫度,這個我不是專業的,但是可以告訴題主一個答案,宇宙的外太空溫度是零下270.15度,也就是3K,整個宇宙都是在這樣一個基礎的輻射溫度下,源於宇宙大爆炸而產生的背景宇宙輻射溫度。


首先我們要定義好什麼叫「溫度」。

在地球內部,大體來講,同一個地點(位置坐標)只能有一個溫度。

但在接近真空的環境中,同一個地點可以有很多個溫度——分子、原子氣體有氣體的溫度,輻射(即光子氣體)有輻射的溫度,二者可以相去甚遠。我們會說「它沒有達到熱平衡」。

例如地球大氣層中有一個「熱層」,顧名思義,這一層的氣體溫度很高,會有幾百上千度,但實際上輻射溫度很低,低到了接近3K背景輻射的水平。「熾熱」的氣體會由於不斷發出輻射而逐漸降溫,同時這些發出的輻射也在不斷地給「光子氣體」增溫。

甚至連宇宙最大尺度間的虛空也不是等溫的:輻射的溫度接近3K,但「物質」的溫度接近2K。

從統計物理的角度來看,只有某個系統符合正則分布時(視對該「系統」的定義不同也可能是「巨正則」或者類似的其他分布),它的溫度才是有嚴格定義的——反映了系統有多大的可能出現在能量較高的狀態。

問題在於,而界定「系統」本身有很大的主觀性與局限性。例如,我們可以將某個空間內的所有氣體分子界定為「系統」,並且認為它服從正則分布因而存在一個確定的溫度。不過,假如這個系統可以通過「發射/吸收光子」而與同空間光子氣體相作用,而這個光子氣體沒有確定的溫度或者有一個與分子氣體不同的溫度時,分子氣體的正則分布必將被破壞,而溫度的確定性也將破壞——有點類似於往一缸冷水中倒上一盆熱水。

我們對「系統」會具體作何界定往往取決於時間尺度。例如,我們會談論金剛石的溫度,只因為在常溫常壓下轉化為石墨的相變實在是太緩慢了,以至於我們完全忽略了相變這個自由度,或者說結構上相對於石墨的高能,只去討論晶格中原子的振動。

最後回到「真空」一詞。

真空只是指相對於其他環境,某類物質很稀薄而已——通常是指原子、分子氣體很稀薄,幾乎沒有,或者說氣壓(用常見的氣壓計測量)很小,但會直接忽略一切光子。

所以,若問真空有沒有溫度…

真空可以有溫度,甚至可以有相當高的溫度,直到溫度高得(~10?K)能撞出數量可觀的電子來(先不說質子中子)。溫度再高的話我們就實在不好意思說它「真空」了,巨大的壓強大概已經可以把地面上的所有東西炸飛了。

(我不想提QED QCD之類的,因為就算是那些也遠沒有窮盡一切自由度,提了也不會讓「溫度」的定義變得更嚴謹。)


我們高中學的溫度的定義是分子熱運動的劇烈程度 但大學會講 溫度是能量對熵的偏導 分子熱運動只是溫度的表現


真空只是某類物質稀薄,科普書上都有寫的。。。。


正好想問這個問題,同求物理大牛解答


無法理解,如果所謂「溫度」是指粒子運動的劇烈程度,那麼外太空環境下沒有多少遊離粒子,宇航員如果把頭盔摘了,按照科幻片里的場景,立即被冷凍成冰塊,請問,沒幾個粒子在運動,那麼宇航員身上的熱是怎麼傳導出去的?就算是輻射出去的,也不可能立馬就好散從而成了冰塊吧?鄙人對這一點很是不理解。


絕對零度本來就是宇宙真空的平均溫度,也就是華氏的來源。


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