为什么绝对零度不可达到?

来源:学生作业帮助网 编辑:六六作业网 时间:2024/05/11 03:56:36
为什么绝对零度不可达到?为什么绝对零度不可达到?为什么绝对零度不可达到?为什么光速之前被认为不能达到,结果却达到了?物理理论体系还在建立,在最基础的部分还有很多未知的谜.尽管如此,经典的解释如下:绝对

为什么绝对零度不可达到?
为什么绝对零度不可达到?

为什么绝对零度不可达到?
为什么光速之前被认为不能达到,结果却达到了?物理理论体系还在建立,在最基础的部分还有很多未知的谜.
尽管如此,经典的解释如下:
绝对零度”
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
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.
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.
更详细资料见:http://www.cngspw.com/bbs/displayBBS.asp?RoomID=1&BBSID=226
参考资料:http://www.cngspw.com/bbs/displayBBS.asp?RoomID=1&BBSID=226
1848年,英国科学家威廉·汽姆逊·开尔文勋爵(1824~1907)建立了一种新的温度标度,称为绝对温标,它的量度单位称为开尔文(K).这种标度的分度距离同摄氏温标的分度距离相同.它的零度即可能的最低温度,相当于摄氏零下273度(精确数为-273.15℃),称为绝对零度.因此,要算出绝对温度只需在摄氏温度上再加273即可.那时,人们认为温度永远不会接近于0K,但今天,科学家却已经非常接近这一极限了.
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:当我们感到一个物体比较冷的时候,则意味着其内部的原子运动速度较慢.我们的身体是通过热或冷来感觉这种运动的,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273.15度(-273.15℃)被称为“绝对零度”,是自然界中可能的最低温度.在绝对零度下,原子的运动完全停止了,并且从理论上讲,气体的体积应当是零.由此,人们就会明白为什么温度不可能降到这个标度之下,为什么事实上甚至也不可能达到这个标度,而只能接近它.
自然界最冷的地方不是冬季的南极,而是在星际空间的深处,那里的温度是绝对温度3度(3K),即只比绝对零度高3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,事实上,这是证明大爆炸理论最显著有效的证据之一.
在实验室中人们可以做得更好,能进一步地接近于绝对零度,从上个世纪开始,人们就已经制成了能达到3K的制冷系统,并且在10多年前,在实验室里达到的最低温度已是绝对零度之上1/4度了,后来在1995年,科罗拉多大学和美国国家标准研究所的两位物理学家爱里克·科内尔和卡尔威曼成功地使一些铷原子达到了令人难以置信的温度,即达到了绝对零度之上的十亿分之二十度(2×10-8K).他们利用激光束和“磁陷阱”系统使原子的运动变慢,我们由此可以看到,热度实际上就是物质的原子运动.非常低的温度是可以达不到的,而且还要以寻求“阻止”每一单个原子运动,就像打台球一样,要使一个球停住就要用另一个球去打它.这了弄明白这个道理,只要想一想下面这个事实就够了.在常温下,气体的原子以每小时1600公里的速度运动着,而在3K的温度下则是以每小时1米的速度运动着,而在20nK(2×10-8K)的情况下,原子运动的速度就慢得难以测量了.在20nK下还可以发现物质呈现的新状态,这在70年前就被爱因斯坦和印度物理学家玻色(1894~1974)预见了.
事实上,在这样的非常温度下,物质呈现的既液体状态,也不是固体状态,更不是气体状态,而是聚集成唯一的“超原子”,它表现为一个单一的实体.

绝对零度,即零开尔文,也就是pV=0,是不可能的。(热力学第三定律)
首先,体积不可能为零,如果压强等于零,即分子动能等于零(是每一个分子动能都为零)
是无法达到的,且这里还涉及不确定性原理。
况且,即使达到绝对零度,也没有任何一种温度计可以测量(温度计的原理是热力学第零定律,它要测出绝对零度,除非它本身就是绝对零度的平衡态,但这也不可能。...

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绝对零度,即零开尔文,也就是pV=0,是不可能的。(热力学第三定律)
首先,体积不可能为零,如果压强等于零,即分子动能等于零(是每一个分子动能都为零)
是无法达到的,且这里还涉及不确定性原理。
况且,即使达到绝对零度,也没有任何一种温度计可以测量(温度计的原理是热力学第零定律,它要测出绝对零度,除非它本身就是绝对零度的平衡态,但这也不可能。

收起

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。
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...

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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。
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。

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主要是angry131提到的其中一个原因:不确定性原理。
热力学第三定律说的就是绝对零度不可达到,所以这个不能算作理由吧!
温度计测不到低温和能否达到绝对零度是没有必然联系的。因为低温下,已经不用温度计(热力学第零定律)测温了,理论上是用热机原理测温,也就是通用的热力学温标的由来。
(当然,好长时间没学这些内容了,仅供参考。)
回到正题,由于不确定性原理,假如粒子存...

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主要是angry131提到的其中一个原因:不确定性原理。
热力学第三定律说的就是绝对零度不可达到,所以这个不能算作理由吧!
温度计测不到低温和能否达到绝对零度是没有必然联系的。因为低温下,已经不用温度计(热力学第零定律)测温了,理论上是用热机原理测温,也就是通用的热力学温标的由来。
(当然,好长时间没学这些内容了,仅供参考。)
回到正题,由于不确定性原理,假如粒子存在零动能,则此时粒子的位置(x,y,z)和它的动量(px,py,pz)就被同时确定了,这是不符合不确定性原理的。所以粒子不可以为零动能。

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