为什么高温可以达到数百亿而低温

导读:为什么低温只能达到-273.15(绝对零度),而高温可以达到上亿亿度?看看大家怎么说。

1、这个问题不难理解,不用太过深奥复杂的数学方程就能明白。

首先我们要弄清楚温度是什么,简单说就是微观粒子的运动剧烈程度,运动越剧烈,温度就越高。

所以说,理论上如果微观粒子没有运动,包括原子,质子中子电子等都停止了运动,就达到了绝对零度,273.15摄氏度。从物理学领域讲,就是物质的分子和原子的动能,势能和内能都为0,这显然是不可能的,所以我们只能无限仅接近绝对零度,不可能达到,就像我们无法达到光速飞行一样!为什么低温只能达到-273.15,而高温可以达到上亿亿度?

事实上,温度不仅有最低值,也有最高极限值,有些人认为温度没有最高,其实是不正确的。温度最高极限值就是普朗克温度,简单说就是宇宙大爆炸发生后第一个普朗克时间的温度,这个温度与光速,普朗克常数,万有引力常数等有关,大约等于1.416833(85) × 10的32次方K。

而宇宙大爆炸后就一直在冷却,之后才形成了各种微观粒子,然后通过聚变形成了如今我们所见的万事万物!

2、你可以换一个角度去思考:为什么相对速度的下限只能是0,而上限则可以达到光速呢?

其实这个问题和你提出的这个问题是一样的。温度到底是什么?它其实是用来描述大量粒子能量的一个量。它正比与大量粒子动能的平均值。

而动能的最低值就是零。而且动能没有上限,虽然速度有上限,但通过计算就会知道,速度接近光速的时候,动能会趋向于无穷大。

所以我们很容易就可以理解:温度有下限,但没有上限。(经典分子动力学定义下的温度)

为什么低温只能达到-273.15,而高温可以达到上亿亿度?

那温度的下限为什么不能是零呢?当然可以!在开尔文温标下,绝对零度就是0K!而在我们熟悉的摄氏温标下,绝对零度才是-273.15摄氏度。

问题到了这里,其实完全就是一个历史问题了。最早设定摄氏温标的时候,定义冰水混合物的温度是0摄氏度,沸水的温度是100摄氏度。那时的科学家还没有考虑到温度有没有下限的问题。

而后面的开尔文温标则更加符合物理学的定义,将0定义为绝对零度。但这之间都只相差了一个常数。所以这个问题的关键在于为什么有下限而无上限。为什么低温只能达到-273.15,而高温可以达到上亿亿度?

答案也很简单,因为动能有下限而无上限。

3、首先要明确一点,绝对零度只是理论下限温度,这是无论如何都不可能达到的温度。至于下限温度为什么只有区区零下两百多度,但温度却可以达到上亿亿度的高温,这与人类对温度的定义有关。

我们所用的摄氏度是以水的冰点作为0摄氏度,水的沸点作为100摄氏度而定义出来的(都是在1个标准大气压的条件下)。而在热力学中,则是以绝对零度作为0开氏度,它与摄氏度的关系为:x开氏度=273.15+y摄氏度。

那么,为什么绝对零度会被认为是最低的温度呢?

为什么低温只能达到-273.15,而高温可以达到上亿亿度?

这就要说到温度是怎么来的。宏观物体包含着大量的微观粒子,它们无规则的热运动使物体产生了热量,温度就是用于度量这种热运动的剧烈程度。但微观粒子不可能完全停止热运动而处于绝对静止状态,因为这会导致同时知道微观粒子的位置和速度,这就违背了量子力学的不确定性原理。正因为如此,绝对零度只是一个无法达到的理论下限温度。通过对查理定律或者盖-吕萨克定律的外推,可以算出绝对零度为-273.15摄氏度。

另一方面,温度上限也是存在的,这就是大小约为1.417×10^32度的普朗克温度。高于这个温度是没有意义的,这个温度只有在宇宙诞生之后的一瞬间达到过。

3、

这个问题很简单,因为温度的本质就是微观粒子的运动剧烈程度。

其实温度也有上限的,那就是普朗克温度。

物质都由微观粒子构成,微观粒子运动越剧烈,其能量越大,在宏观上体现就是温度高。

开水的温度之所以远远高于凉水,是因为开水中的水分子剧烈运动,而凉水中的水分子运动程度相对就平静很多。
为什么低温只能达到-273.15,而高温可以达到上亿亿度?

剧烈运动的水分子其能量也大,当你的手放到开水中,其实就被剧烈运动的水分子做了功,这些功就转化成热量,你就会感觉到烫。

我们知道,微观粒子不可能完全静止,这样导致它们必然有运动幅度大小。只要原子核外电子在运动,那么绝对零度就不可能达到。

物质运动的绝对性也造成了 绝对零度只能无限逼近。
为什么低温只能达到-273.15,而高温可以达到上亿亿度?

按照麦克斯韦─玻尔兹曼分布,只要分子的内能,动能,势能全为0,那么才能达到绝对零度。但这不可能,因为分子中有质子和中子在运动,原子核外的电子也不可能静止不动,所以分子的动能不可能为0。

同样地,分子的动能,势能,内能都有一个最高极限。因为分子无非就是原子构成,原子的能量是由极限值的,原子内部能量达到某一个阈值,就会以质能方程的形式释放,那么原子就没有,分子也就消失了,所以没了分子的运动,温度就没有意义。
为什么低温只能达到-273.15,而高温可以达到上亿亿度?

科学家认为,分子的运动程度的上限导致了温度的极限,这个极限就是普朗克温度,大约是1.417×10^32 K(开尔文)。

而人造最高温度大概是10万亿k,仅仅是普朗克温度的1/一千亿亿/

4、绝对零度当然是人类定义的咯,这是理论上能达到的最低温度,宇宙间最低的温度就是绝对零度。

为什么低温只能达到-273.15,而高温可以达到上亿亿度?

但是要明确的一点就是绝对零度虽然理论上存在,但是却达不到,这个温度可以无限逼近,但是以人类的手段却无法获取这个温度下的物体。绝对零度是根据理想气体所遵循的规律,然后推导得出的一个理论上的温度。当气体达到这个温度的时候,气体的体积将会减小到零,不仅如此,从分子热运动的角度出发,如果分子的温度下降到了绝对零度,那么分子的热运动将不会存在,可以理解为分子停止运动了。
为什么低温只能达到-273.15,而高温可以达到上亿亿度?

人们很久之前就已经意识到了热好像是没有尽头的。但是冷似乎是有极限的,这个尽头就是一种不可逾越的绝对零度,于是开尔文就引进了开氏温度,开式温度中温度的最小值就是绝对零度。绝对零度不可逾越,就像是光速一样,自从宇宙诞生的时候,这就是固定好了的,这就是宇宙不可逾越的法则。

但是既然低温有下限,为什么高温没有上限呢?温度达到了上百亿摄氏度也不见有个尽头,这是为什么呢?其实,高温并非是没有上限,只是这个极限太大了,我们没有测到过这么高的温度,实际上也测不到这么高的温度。太阳中心的温度大概为2000万摄氏度,美国用巨型粒子对撞机制造出了高达4万亿的超级高温,但是这些很极限高温相比还差得远。
为什么低温只能达到-273.15,而高温可以达到上亿亿度?

宇宙中的高温是有一个上限的,那么这个上限是怎么来的呢?是根据量子力学算出的,由量子理论可以知道波长的最短空间长度是“普朗克长度”,由这样的方法可以推算出自然界的最高温度是1.41×10^32k,而这样高的温度其实现在在宇宙中也是不存在的,只有宇宙诞生之初的一场大爆炸才能产生如此高的温度。

独立学者灵遁者整理提供。

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