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绝对零度是如何算出来的?

作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:    更新时间:2023-05-13

绝对零度 

简单来说,通过理论和实验,可以得到绝对零度约为零下273.15摄氏度。至于这个结果是怎么得到的,先来简单了解一下为什么会有绝对零度的概念。

粒子的热运动会让物体产生温度,所以温度在本质上其实是用于度量粒子的热运动剧烈程度。粒子的热运动越不剧烈,对应的温度也会越低。当粒子完全静止,热运动完全停下来之时,温度将会下降到最低值,这就是绝对零度。

分子热运动,扩散现象 
不过,无论从相对论的角度,还是从量子力学的角度,粒子都不可能完全静止,所以绝对零度是无法达到的温度下限。在相对论看来,绝对静止是不存在的,因为没有绝对空间,静止都是相对而言的。而在量子力学看来,如果粒子绝对静止,那它们的位置和动量就能同时确定下来,这就违背了不确定性原理——无法同时测得粒子的位置和动量。

根据热力学中的查理定律,在理想气体的体积保持一定的情况下,理想气体的压强(P)和温度(T,热力学温度)两者成正比,或者说它们的比值是一个常数(C),相应的表达式如下:

P/T=C

在体积维持恒定的情况下,可以测量出气体的压强和温度之间的关系。再基于最小二乘法,能够拟合出关于压强和温度关系的直线方程:

绝对零度是如何算出来的? 
接下来,将直线外推到横坐标上,不同气体最终都会交于一点,这样就能得到绝对零度约为零下273.15摄氏度。

另一方面,根据热力学中的盖-吕萨克定律,在理想气体的压强保持一定的情况下,理想气体的体积(V)和温度(T)两者成正比,由此也能推导出绝对零度的大小。

在热力学中,绝对零度被定义为0开氏度。所以开氏温标与摄氏温标的转换关系为:开氏温标=摄氏温标+273.15。


另外一种表述为:一定质量的气体,在保持压强不变的情况下,温度每升高(或降低)1℃,增加(或减小)的体积等于它在0℃时体积的1/273 .照此推算,当温度降低至.-273.15 C是物质的最低温度,物质世界里再没有比它更低的温度了.

绝对零度,也就是-273.15℃(摄氏度)。
没有一个地方有这个温度,人类也不可能制造出来这个温度,只能无限的接近。在这温度下物体没有热能。
定义或解释
理论上的最低温度,把-273.15℃定作热力学温标(绝对温标)的零度,叫做绝对零度(absolute zero)。 绝对零度的单位是开尔文(K±)

 

Tags:绝对零度,热力学,温度,压强  
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