為什麼高溫沒有上限,而低溫卻有一個絕對零度在限制?
先來看看我們所能理解的溫度變化吧。
-273.15℃ 絕對零度,是溫度的極限。目前,我們可以製造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。
-264°C 鈮鈦合金的超導臨界溫度,這個溫度下呈現超導抗磁的特性。
-240℃ 冥王星的最低溫度
-120℃ 月球表面溫度最低值
-117℃ 酒精的凝固溫度,所以酒精的溫度計可以在極地使用,而水銀溫度計不可以。
-90℃ 地球最低溫 、大氣最低氣溫
-70℃ 北極最低氣溫
-50℃ 雪蓮,世界上最不怕冷的花,即使-50℃,也鮮花盛開。
42℃ 人體溫度極限
100℃ 開水
700℃ 煙頭、蚊香的溫度
1534℃ 高爐鐵水
3410℃ 鎢的熔點
熔點最高的物質是鉿合金(Ta4HfC5),熔點高達4215℃
地心溫度約為6000℃
太陽中心溫度約為2000萬℃。
5億℃ 普林斯頓等離子物理實驗室中的托卡馬克核聚變反應堆利用氘和氚的等離子混合體於1994年5月27日創造出來的
4萬億℃ 美國能源部布魯克海文國家實驗室(Brookhaven National Laboratory)用巨型粒子對撞機對撞金元素離子,製造出了「超級大爆炸」。製造出了有史以來實驗室中的最高溫度———4萬億攝氏度。
從-273.15℃到4000000000000℃,看似溫度沒有上限,這不過是我們的錯覺罷了。其實溫度同樣是有上限的。根據黑體輻射理論,只要有溫度就會輻射出特定的電磁波,其中的波長與溫度直接相關,溫度越高,波長也就越短。由量子理論可知波長的最短空間長度為「普朗克長度」,用這樣的方法反推出最高的溫度也就是普朗克溫度,數值為1.41 x 10^32 K。
溫度下限,大家已經很好理解了。溫度是物質內部振動強度的表徵,振動的越劇烈溫度越高,而完全靜止不運動便是溫度的下限了。所以理論上算得如果物體中的原子、分子完全不動,便是零下273.15度。
如果覺得這些理論晦澀難懂,給大家來個通俗易懂的。
我們生活的宇宙是137億年前,由一個極度緻密熾熱的奇點爆炸產生的。爆炸的原點溫度便是1.41 x 10^32 K!這是宇宙曾經有過的最高的溫度,如同一個炮竹,爆炸之後便開始膨脹,溫度也開始下降。
所以,在我們可以觀測的所有時空之中,都無法超越這個溫度。那一刻,宇宙的所有能量聚於一點。
很高興回答你的問題。
首先,謝邀。
高溫怎麼沒有上限呢?在現有的理論之下,最高溫度為普朗克溫度。任何有溫度的物體都會輻射電磁波,這個好理解,我們每個人都是會向外發射電磁波的,電磁波的波長與溫度有關係,溫度越高,波長越短,所以,以我們每個人來說,胖子波長短、瘦子波長長;大人波長短、瘦子波長長;男子波長短、女孩兒波長長。
而根據經典量子力學看,最短波長是普朗克長度。對應的溫度就是普朗克溫度,數值為1.41 x 10^32 K。最低溫呢,我們是從微觀的物理推算的。溫度的本質呢,其實就是原子、分子的振動。振動越快,溫度越高。可以理解為,我們動起來就會熱,冬天冷了,抖一抖就好一些,哈哈哈。如果物體內部的原子和分子完全靜止不動了,那麼此刻溫度已經最低了,不能繼續往下了,而且甚至都不能達到,只能無限接近。這也被科學家們運用到了科學研究之中,在高速運轉的粒子中抓取甚至讓粒子接近靜止。
我們小時候看到聖鬥士星矢里,冰河一個大招能打到幾個絕對零度以下。。。?那純屬哈哈哈哈了。
當然,我們不能這麼自信,所有事情都通過自己的理論知識來理解。比方說,我們真能讓某個原子完全被靜止。那我們就能知道它的位置和速度,這是和量子力學的不確定性原理相違背的。我們實驗上也是做不到這一點。
如果我的回答對您有幫助,希望您可以給我點個贊!花不了多少流量噠!相信我!嘿嘿嘿!
1 : 好吧,談談個人的看法,關於溫度的下限,科學上的名詞稱之為絕對零度,絕對零度的數值為-273.15℃,這個溫度是熱力學上的最低值,但絕對零度實際上只存在於理論上,宇宙當中沒有任何一個地方的溫度可以達到這個數值,只能無限的接近,那麼為什麼溫度存在一個下限值,我是這麼理解的。
2 : 首先關於物質的溫度,一些書本上是這麼說的,物質的溫度取決於其內原子和分子以及其他粒子的動能,動能越大,溫度越高,那麼當粒子的動能低於量子力學的最低值的時候,物質的溫度就是所謂的絕對零度,這裡有一個非常關鍵的詞,「動能」,什麼是動能呢,我特地去查了一下,動能是由物體運動而產生的能量,物質的速度越大,動能也就越大。3 : 那麼關鍵來了,既然速度決定動能,動能決定溫度,那麼速度和溫度之間肯定是密切相關的,在某些情況下,物質的速度越快,溫度也就越高,那麼速度有沒有上限呢,有的同學肯定要說光速,我又去查了一下,書本上是這樣解釋的,光速是目前自然界物體運動的最大速度,也是信息進行傳遞的上限值,這裡兩個詞很關鍵,一個是「目前」,一個是「信息」,但目前的理論是,宇宙膨脹以及量子糾纏的速度要遠大於光速,所以光速並非速度的上限值。4 : 就我個人的看法是,理論上速度的數值可以無限的大,所以既然速度是無限的,動能當然也不會存在一個最大值,那麼當動能無限大的時候,溫度也就無限的高,所以溫度沒有上限,那麼反之,速度會無限的小嗎?答案是不會,因為速度的最低值為零,也就是靜止,靜止也就意味著物質的動能趨於零,然後上面已經說的很清楚了,當粒子的動能低於量子力學的最低值的時候,絕對零度就出現了,那麼由於速度不存在負數,不可能存在低於絕對零度的溫度,所以,這就是我個人的看法,你們覺得呢……人的大腦就是一個實驗室 之
宇宙中為什麼高溫無限制,但低溫有限制?
小雨原創作品
以下只代表我個人的想法,我對物理學知識,認識也只是業餘的。希望大家看後,有共同愛好的能留言探討一下。因為人的大腦就是一個實驗室。
對於這一類的問題,我從來沒聽周圍的人提起,以為很少人感興趣,沒想到看到有123個回答,看來同道中人,還是很多啊。很好。
宇宙的溫度有下限,而沒有上限。或宇宙的溫度下限已經被人類發現,但就算有上限,以目前人類認知水平,還沒發現。目前人類所掌握的科學認為溫度是沒有上限的。這是為什麼?
以前我認為溫度沒有上限,這不奇怪。沒有多思考。溫度有下限,而且這個下限人是可以接觸的,零下200多度,人距離1米能感覺的到。甚至極短暫的輕微小面積觸碰都可以。而像太陽核心那麼高的溫度,恐怕人離很遠都不行,人的感覺器官是無法感知的,只能通過理論得知。可見人以及其他有生命的物質,還有一些結構複雜的物質如岩石等都處在比較低的溫區。當物質溫度極高時,結構變得不再複雜,而是變得簡單而均勻。
假定物質溫度沒有下限的話,理論上讓一塊方糖大小的物質,無限制的降溫,輸出溫度,輸出溫度就等同於輸出能量,那它不是就可以無限制的為別的物體供能了嗎?煤燃燒降溫了,能量出來了,火車前進了,如果無限制的降溫,那火車不就可以無限制的前進而不需要,添新煤燃料了嗎?當高溫不受限制時,一個分子可以攜帶的能量,可以融化地球,這不成立。因為在這麼高的能量狀態下,分子力約束不住分子了,分子也就不存在了。那麼理論上,高溫不受限制的話,一個能量足夠高的等離子體,可以融化整個地球。但這個高溫必須以物質為載體,脫離物質,高溫無法存在。光速和宇宙最快速度是有極限的,宇宙的邊界是有大小的,高溫怎麼沒發現極限,物質的最小結構,也不斷的被刷新。我覺得這些之間有聯繫。
答:溫度存在下限,本質原因是一個有限系統中的能量是有限的,然後熱力學定義了這個最低能量狀態為絕對零度!
絕對零度
一個經典熱力學系統,我們輸入熱量會導致系統溫度升高,輸出熱量會導致系統溫度降低;如果我們一直輸出等量的熱量,那麼系統內能總有輸出完的時候,因為一個有限系統的能量是有限的!
於是,科學家就把內能最低的這個狀態,稱作絕對零度!因為系統內能已經為零,所以系統溫度已經達到最低!
普朗克溫度
在經典熱力學中,最高溫度是沒有限制的,只要不斷輸入能量,溫度就能繼續升高,這是在外部「能量無限」前提下成立!
但是在量子力學中,描述了一個溫度上限,即是宇宙大爆炸第一個普朗克時間的溫度,稱作普朗克溫度TP=1.4168*10^32 K,即1.4億億億億度!
溫度的其他定義
另外,如果用熱力學熵來定義溫度,甚至會出現負熱力學溫度的情況,這裡並沒有和經典熱力學中的絕對零度相悖,只是對溫度的定義不同而已!
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這個說法是錯誤的!低溫的極限是絕對零度,即零下273.15攝氏度!同樣高溫也是有上限的,即普朗克溫度!
這個普朗克溫度是通過經典量子力學算出來的。量子力學認為任何物體只要溫度大於絕對零度(零下273.15攝氏度)就會向外輻射能量,同時也向外吸收能量,這就稱為黑體輻射。而其吸收能量過程中溫度必然會升高,同時其波長會降低,但是波長不可能無限降下去,因此最終可以通過計算得到黑體輻射的最高溫度,就是高溫的上限——
1.41*10的32次方開爾文度。
這個問題很好理解撒。
首先你要明白溫度的本質是物體內部分子或者原子運動造成,那就直接導致當運動速度為零的時候當然是最低了,運動速度又無上線當然可以溫度無上線了。
簡單來說,你賽跑的比快時你可以用各種手段讓自己跑的更快,比慢的時候你頂多不動唄,你要往後跑算怎麼回事。
這個問題本身是有問題的,因為高溫並非沒有限制,在現有的理論之下,最高溫度為普朗克溫度。這個溫度是如何計算出來的呢?這得從黑體輻射理論講起。黑體輻射理論認為,任何有溫度的物體都會輻射電磁波,電磁波的波長與溫度有關係,溫度越高,波長越短。而空間長度是有下限的,被稱為「普朗克長度」,經典量子力學以為比普朗克長度更短的長度沒有意義。以此普朗克長度換算過去,得到的溫度就是普朗克溫度,數值為1.41 x 10^32 K。
最低溫之所以有限制,是因為溫度的本質表徵的是原子、分子的振動強度,振動的越快,溫度越高;振動的越慢,溫度越低。而這種振動的快慢是有下限的,即完全不振動。若是一個物體內部的原子、分子全部靜止不動,那麼此刻它的溫度就是最低的,稱為「絕對零度」,即開爾文溫標的0K,對應的攝氏度為零下273.15度。不過絕對零度只是一個理論極限值,無法達到。
說到這裡,我想起了如今有一項很前沿的技術,叫做「激光製冷」。一般情況下,激光只能用於加熱,因為電磁波將能量傳遞給物體,引起物體內能的增加。但由於溫度與原子振動存在直接關係,激光也可以對原子施加一個反向的作用力,將原子分子的振動幅度大大減小,從而實現將其降溫的目的。目前的低溫極限大多是用這種方法實現的,已經非常接近絕對零度了。
看了下面本人的瞎想,就明白溫度是啥玩意了,包括能量,質量,力,中子,黑洞等等。正宗民科,哈哈
統一場理論,老張獨家編寫,宇宙物質是「電場+磁場+方向」構成,如同立方體的長+寬+高,三種東西的不同組合與變化,形成萬物,解釋宇宙一切,包括能量,質量,力等
基礎知識:物質由分子構成,分子由原子構成,原子由質子+中子+電子構成,質子+電子=中子,
1.中子由三個電子團構成,即所謂三種夸克,而這三種夸克其實就是電子團的三種屬性的表現,分別是電場,磁場,方向,三者互相垂直。其中方向產生質量和力,而電場和磁場產生能量
電子就是由「電場+磁場+方向」三種特性構成
三種特性是物質的構成最小單位。特徵為:
特徵1.電場和磁場互相交變轉化:轉化頻率快慢表示能量高低,頻率快則能量大,頻率慢則能量小,
特徵2-如果電場和磁場轉化頻率太低,如為0.則轉變成質量,體現為力極其大,極端表現就是黑洞,所以,黑洞內部沒有電場和磁場,僅剩下無窮大的力,以致光速都被吸引逃脫不了。
黑洞內部電場和磁場消失,所以無法檢測到。
黑洞內部電場和磁場消失,表示沒有能量,所以黑洞溫度為絕對溫度,-273.12度
每個中子,其實就是最小的黑洞,內部沒有溫度,沒有能量,只有質量或力。
特徵3.電場和磁場轉變頻率無窮大,則方向為0.表現為中「中微子「!因為方向為0.表示質量和力為0.沒有質量和力,所以很難檢測到
解釋溫度和能量:溫度其實是電子的活躍程度,對一個物體加熱,比如對鐵塊加熱,只是電子活躍了而已,電子混亂度加大,而電子內部的電場和磁場沒有任何變化。原子核也沒有任何變化。
同理,中子星,中子活躍度極大,表現為超高的溫度,中子星旋轉速度越快,則磁性越強,
解釋電磁波,電磁波是具備能量而沒有質量的東西,本身由電場和磁場交變構成,但電磁波的產生卻是力的轉換形成的,如太陽發光(電磁波),光具有了能量,而這能量是太陽減少質量形成的,質量=力
解釋夸克:無數個電子凝聚在一起,形成電子團,就是一個夸克,一共三種,本別是偏向磁場性能的夸克,偏向電場的夸克,偏向」力「的夸克,尤其是偏向「力」的夸克最難檢測到。
解釋愛因斯坦的質能關係E=MC^2. 其實和經典動能公式E=1/2MV^2是一樣的,差別就是係數1/2,為什麼呢?原因是電子以光速運動,其次是中子裡面的電子被打出來並破裂了,電子裡面的電場和磁場被釋放出來了,而「力」卻消失了,即質量消失了。這也符合前面說的中子就是最小黑洞的說法,也符合黑洞里電場和磁場轉變頻率為0的說法,即質量完全變為能量,所以沒有了係數1/2
以上理論為老張在北京做地鐵時腦洞大開時想到的,時間是2017年4月29日。地點,六里橋
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