对于温度,相信朋友们都不会陌生,我们每天,每时每刻都在跟它打交道。温度存在于世界的每一个角落,就连我们人体都有一个健康的温度范围,一旦脱离了这个范围,不管是高还是低,都会对我们的身体产生不同程度的伤害。
温度造就了地球万物,演化出了原始生命,而温度又伴随着生命继续进化演化,有了人类的诞生。从人类诞生的那一刻起,我们就开始感知认识温度,可是古人由于缺乏科学知识,对温度基本没什么了解,也不认为温度有多么的神秘和复杂。
可是随着人类文明的不断发展,我们走上了科技之路,有了科技的辅助,人类对温度有了全新的认知。通过不断的认知,我们发现:温度并没有我们想象的那么简单,这个世界的一切包括宇宙的诞生,演化和最终的终结,都要受到温度的控制。
温度的升高和降低,会对物质的形态以及内部产生一些影响,从而改变物质的形态。我们对于温度变化产生的形态主要有三种:气态,液态和固态,它们之间的相互转化,温度是一个重要的因素。那么温度最高和最低能够达到多少?
我们了解温度的最高和最低,首先要对温度的本质有一个初步的认知。相信很多小伙伴都知道,温度的本质其实就是一种分子热运动,物质是由各种粒子构成,粒子的不断热运动赋予了物质温度。
当粒子的运动不断加剧,动能越来越大的时候,它们组成的物体温度也就会越来越高。那么粒子的运动速度有极限吗?答案是肯定的,根据相对论,粒子的运动极限是光速,而且只能无限接近光速,所以理论上来讲,粒子热运动产生的温度也是有一个极限的。
根据目前的物理学研究,温度的最高极限是普朗克温度,其大小约为1.42×10^32度,这个温度只在138亿年前宇宙大爆炸的一瞬间达到过。也正是如此高的温度,才让宇宙能够从一个奇点在瞬间产生最初的氢,氦等基础元素。
我们都知道,在经典物理学中,质量和能量是两个完全不同的概念,它们之间没有确定的当量关系。而在相对论中,质量和能量只是物质的两种表现形态,它们本质上并没有区别,二者之间可以相互转化,转化的因素就是温度。
当温度达到一定程度的时候,物质就以能量的形式存在,一旦温度跌破了这个临界值,那么物质就会以质量的形式存在,这也是为什么奇点大爆炸之后,能够很快形成氢,氦等基础元素的原因,因为大爆炸的瞬间,产生的普朗克温度,然后很快这个温度下降,物质无法保持能量形态,从而转化为氢,氦等元素。
随着宇宙温度的不断下降,更复杂的物质出现,有了恒星,行星,星系等结构的出现。所以从目前的物理学角度,温度的上限是普朗克温度,而至于在此之上是否还有更高的温度,我们目前的物理学还无法描述。
粒子动能的不断增加,导致温度不断升高,那么粒子的动能不断变小,物体的温度也就会不断降低。那么粒子的动能最小是什么时候?对于这一点,相信很多朋友都能够想到,那就是当粒子不再运动,保持静止的时候,动能为零达到了最小值。
当动能为零的时候,温度也就会降低最低,而对对应的温度我们称之为绝对零度,大小为-273.15℃,或者0K,这是科学家根据实验结论,理念推导得出的结果,准确性我们不用怀疑。
我们现在知道了绝对零度是温度的下限极限,那么当温度达到这个程度的时候,会发生什么?首先我们要明白,温度不可能达到绝对零度,要知道宇宙在漫长的138亿年岁月里,在不断膨胀的同时一直都在冷却,经过如此漫长岁月的不断冷却,如今的宇宙平均温度约为-270.42℃,这个数值仍然要比绝对零度高2.73度。
科学家在实验室中尝试将温度不断降低,取得了一些不错的成就,例如通过压缩,将氮气变成液氮,这个时候的温度仅为-196℃,液氢是火箭常用的一种燃料,其温度更是低至-253℃。而人类创造的最低温度则是-273.1499999999℃,这是科学家将一块金属铑冷却的结果,这是一个无限接近绝对零度的值,可见科技的力量有多么的强大。
现在我们明白了,绝对零度是不可能达到的,可是很多朋友还是想要搞明白:在绝对零度下,这个世界会变成什么样?可能很多朋友都知道,温度越低,这个世界越低,当达到一定程度的时候,地球将变成一个冰封的世界。
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