自然界中的几种极限——冰火两重天温限和下限

  温度关乎人的心境和感受,更事关人类的生存。在日常日子中,与温度相关的讨论,最多的便是气温文人的体温。人类的平均体温大约在37度左右,正常情况下动摇不超过1摄氏度。最适宜人类生存的环境温度大约为15摄氏度。在地球表面,通常南北极地区较冷、赤道地区最热,地球上的气温差异可达100多度。

  咱们凭感觉就可以判断水的冷热,但这只能定性描绘,为了定量化描绘水的冷热程度,所以咱们就发明晰温度这个概念。众所周知,物体是由分子构成的,分子总是在永不暂停的运动。从微观视点来看,温度便是很多分子的热运动的剧烈程度。对于单独一个分子来说,温度没有意义。

  咱们只能经过物体随温度变化的某些特征量来间接测量温度。日子中一般运用物体的热胀冷缩现象来进行温度测量。就拿咱们常见的水银温度计来说,它便是运用水银的热胀冷缩现象而制成的。当温度升高时,水银的体积就会膨胀;温度下降,水银的体积又会缩小。运用水银的体积和温度成正比这一特性,将水银密封在一个玻璃管中,规则一个零点,并均匀的划上刻度,所以一个简单的温度计就做成了。

  为了日常日子中的运用方便,通常运用摄氏温标。摄氏温标规则冰水混合物的温度为0度,标准大气压下纯水沸腾的温度为100度。此外常见的还有华氏温标以及热力学温标(开氏文标)。

  人类历史记载过的南极最低温曾到达零下90多度,但这并不是最低的温度,国际间的最低温度可以到达零下270摄氏度。一般火炉的温度只要几百度;现在已知熔点最高的物质是铪合金(Ta4HfC5),咱们需求4215多度的温度才干将其消融;太阳表面有5000多摄氏度,内部中心温度可达1500万摄氏度。

  不过,物体的温度并不能无限地升高或者下降,物质存在一个最高温文一个最低温。

  普朗克温度是国际间的最高温,他是国际大爆炸初始时间的物质温度,其理论数值大小为1.42×10^32℃。科学家推测没有任何物质的温度能够超越它。

  之所以存在一个最高温,是因为物体的温度越高,分子的运动速度越快,而真空中的光速是国际中物体运动速度的极限。当粒子的速度越来越接近光速时,其质量也就越来越大,超过临界值时,构成物体的每个粒子都会坍缩成黑洞,那么时间和空间也将会崩溃。因此,除了国际大爆炸第一个瞬间,没有物质的温度能到达甚超越他。

  现在人类所能产生的最高温是5亿度,比太阳中心温度还要高上30倍。该温度是1994年美国普林斯顿物理实验室中的托卡马克设备发明出来的,是氘和氚在核聚变反应时产生的等离子体的温度。这与普朗克温度相比,根本不在一个数量等级上。

  温度存在一个理论上限,天然也存在理论下限。理论上来讲,物体的温度只能无限接近于零下273.15摄氏度,因在热力学温标下为 0开,故该温度被称之为肯定零度。热力学第三定律的内容便是肯定零度不可达。

  理论上来说,在肯定零度状况下,物体分子会处于静止状况,没有了热运动。事实上,物体分子是不可能保持肯定静止止状况的,因此肯定零度不可达。不过,在量子国际中,即便物体的温度到达肯定零度,在泡利不相容原理以及不确定性原理的制约下,像电子等基本粒子仍然会存在量子运动,只是物质会以最低的能量状况存在。

  玻色原子的温度在接近肯定零度状况时,会发作玻色—爱因斯坦凝集,处于这种状况下,几乎全部原子都处于能量最低的量子态,会构成一个微观的量子状况,就像单个粒子一样。要想到达如此低的温度,常规方法已经不行了,需求运用激光冷却技术。

  因为温标的不同,以及经历的影响,这儿给人以错觉,好像高温规模比低温更广,其实只要运用热力学温标,就不会出现温度为负数的状况。

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