很多人應(yīng)該都不知道絕對0度吧,許多人以為絕對0度就是攝氏度。其實(shí)絕對0度是熱力學(xué)里面的最低溫度,在零下273.15攝氏度左右。而火焰是在0攝氏度以上的,絕對0度能凍住火焰嗎?下面探秘志小編就為大家來揭秘一下吧!
絕對0度能凍住火焰嗎
絕對零度為零下273.15度,人在絕對零度是會(huì)被瞬間凍住的,但是現(xiàn)在人們也沒有制造出絕對零度出來。
而有火焰地方的周圍是不可能結(jié)冰的,因?yàn)闀?huì)有大量的熱量產(chǎn)生,結(jié)冰的溫度很難在火焰旁邊達(dá)到,但是在絕對零度中任何東西進(jìn)去都會(huì)被凍住,火焰根本就進(jìn)不去,所以這個(gè)說法無法用實(shí)驗(yàn)去支撐,我們無法知道絕對0度能不能凍住火焰。
絕對零度
絕對零度表示那樣一種溫度,在此溫度下,構(gòu)成物質(zhì)的所有分子和原子均停止運(yùn)動(dòng)。所謂運(yùn)動(dòng),系指所有空間、機(jī)械、分子以及振動(dòng)等運(yùn)動(dòng)。還包括某些形式的電子運(yùn)動(dòng),然而它并不包括量子力學(xué)概念中的“零點(diǎn)運(yùn)動(dòng)”。除非瓦解運(yùn)動(dòng)粒子的集聚系統(tǒng),否則就不能停止這種運(yùn)動(dòng)。
從這一定義的性質(zhì)來看,絕對零度是不可能在任何實(shí)驗(yàn)中達(dá)到的這些運(yùn)動(dòng)是肉眼看不見的,但是我們會(huì)看到,它們決定了物質(zhì)的大部分與溫度有關(guān)的性質(zhì)。正如一條直線僅由兩點(diǎn)連成的一樣,一種溫標(biāo)是由兩個(gè)固定的且可重復(fù)的溫度來定義的。
最初,在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(760毫米水銀柱,或760托)時(shí),攝氏溫標(biāo)是定冰之熔點(diǎn)為0℃和水之沸點(diǎn)為100℃,絕對溫標(biāo)是定絕對零度為0K和冰之熔點(diǎn)為273K,這樣,就等于有三個(gè)固定點(diǎn)而導(dǎo)致溫度的不一致,因?yàn)榭茖W(xué)家希望這兩種溫標(biāo)的度數(shù)大小相等,所以,每當(dāng)進(jìn)行關(guān)于這三點(diǎn)的相互關(guān)系的準(zhǔn)確實(shí)驗(yàn)時(shí),總是將其中一點(diǎn)的數(shù)值改變達(dá)百分之一度。僅有一固定點(diǎn)獲得國際承認(rèn),那就是水的“三相點(diǎn)”。
1948年確定為273.16K,即絕對零度以上273.16度。當(dāng)蒸氣壓等于一大氣壓時(shí),水的正常冰點(diǎn)略低,為273.15K(=0℃=32°F),水的正常沸點(diǎn)為373.15K(=100℃=212°F)。這些以攝氏溫標(biāo)表示的固定點(diǎn)和其他一些次要的測溫參考點(diǎn)(即所謂的國際實(shí)用溫標(biāo))的實(shí)際值,以及在實(shí)驗(yàn)室中為準(zhǔn)確地獲得這些值的度量方法,均由國際權(quán)度委員會(huì)定期公布。
絕對零度下的奇妙現(xiàn)象
氦本是氣體(氦是自然界中最難液化的物質(zhì)),在-268.9℃時(shí)變?yōu)槌簯B(tài),當(dāng)溫度持續(xù)降低時(shí),原本裝在瓶子里的液體,輕而易舉地從只有0.01毫米的縫隙中,溢到了瓶外,繼而出現(xiàn)噴泉現(xiàn)象,液體的粘滯性也消失了。
物體的溫度實(shí)際上就是原子在物體內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)我們感到一個(gè)物體比較熱的時(shí)候,就意味著它的原子在快速運(yùn)動(dòng):當(dāng)我們感到一個(gè)物體比較冷的時(shí)候,則意味著其內(nèi)部的原子運(yùn)動(dòng)速度較慢。我們的身體是通過熱或冷來感覺這種運(yùn)動(dòng)的,而物理學(xué)家則是絕對溫標(biāo)或稱開爾文溫標(biāo)來測量溫度的。
按照這種溫標(biāo)測量溫度,絕對溫度零度(0K)相當(dāng)于攝氏零下273.15度(-273.15℃)被稱為“絕對零度”,是自然界中可能的最低溫度。在絕對零度下,原子的運(yùn)動(dòng)完全停止了,那么就意味著我們能夠精確地測量出粒子的速度(0)。然而1890年德國物理學(xué)家馬克斯·普朗克引入的了普朗克常數(shù)表明這樣一個(gè)事實(shí):粒子的速度的不確定性、位置的不確定性的乘積一定不能小于普朗克常數(shù),這是我們生活著的宇宙所具有的一個(gè)基本物理定律(海森堡不確定關(guān)系)。那么當(dāng)粒子處于絕對零度之下,運(yùn)動(dòng)速度為零時(shí),與這個(gè)定律相悖,因而我們可以在理論上得出結(jié)論,絕對零度是不可以達(dá)到的。
事實(shí)上,在這樣的非常溫度下,物質(zhì)呈現(xiàn)的既不是液體狀態(tài),也不是固體狀態(tài),更不是氣體狀態(tài),而是聚集成唯一的“超原子”,它表現(xiàn)為一個(gè)單一的實(shí)體。
真空零點(diǎn)
真空零點(diǎn)能,因在絕對零度下發(fā)現(xiàn)粒子的振動(dòng)而得名。這是量子真空中所蘊(yùn)藏著的巨大本底能量。海森堡不確定性原理指出:不可能同時(shí)以較高的精確度得知一個(gè)粒子的位置和動(dòng)量。因此,當(dāng)溫度降到絕對零度時(shí)粒子必定仍然在振動(dòng);否則,如果粒子完全停下來,那它的動(dòng)量和位置就可以同時(shí)精確的測知,而這是違反測不準(zhǔn)原理的。這種粒子在絕對零度時(shí)的振動(dòng)(零點(diǎn)振動(dòng))所具有的能量就是零點(diǎn)能。
量子真空是沒有任何實(shí)物粒子的物質(zhì)狀態(tài),其場的總能量處于最低,這是一切物質(zhì)運(yùn)動(dòng)及能量場的最初始狀態(tài),它的溫度自然處于絕對零度。這樣的狀態(tài)具有無限變化的潛在能力。零點(diǎn)能就是由(量子真空中)虛粒子,不斷產(chǎn)生的一對反粒子的出現(xiàn)和湮滅產(chǎn)生的。據(jù)推測,量子真空中,每立方厘米包含的能量密度有10^13焦耳。
從理論上看,真空能量以粒子的形態(tài)出現(xiàn),并不斷以微小的規(guī)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(rèn)為,如果使兩個(gè)不帶電的金屬薄盤緊緊靠在一起,較長的波長就會(huì)被排除出去。接著,金屬盤外的其他波就會(huì)產(chǎn)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(qiáng)。1996 年,物理學(xué)家首次對這種所謂的卡西米爾效應(yīng)進(jìn)行了測定。這是證明真空零點(diǎn)能存在的確鑿證據(jù)。
宇宙最冷地方
智利天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了宇宙最冷之地,這個(gè)宇宙最冷之地就叫做“回力棒星云”,那里的溫度為零下272攝氏度,是目前所知自然界中最寒冷的地方,稱為“宇宙冰盒子”。事實(shí)上,布莫讓星云的溫度僅比絕對零度(零下273.15℃)高將近1度。
這個(gè)“熱度”(因?yàn)閷?shí)際上我們談到的溫度總是在絕對零度之上)是作為宇宙起源的大爆炸留存至今的熱度,事實(shí)上,這是證明大爆炸理論最顯著有效的證據(jù)之一。