什麼是絕對零度絕對零度的內容

　　絕對零度是熱力學的最低溫度，但只是理論上的下限值。那麼你對絕對零度瞭解多少呢?以下是由小編整理關於什麼是絕對零度的內容，希望大家喜歡!

　　絕對零度的簡介

　　絕對零度表示那樣一種溫度，在此溫度下，構成物質的所有分子和原子均停止運動。所謂運動，係指所有空間、機械、分子以及振動等運動。還包括某些形式的電子運動，然而它並不包括量子力學概念中的“零點運動”。除非瓦解運動粒子的集聚系統，否則就不能停止這種運動。從這一定義的性質來看，絕對零度是不可能在任何實驗中達到的這些運動是肉眼看不見的，但是我們會看到，它們決定了物質的大部分與溫度有關的性質。正如一條直線僅由兩點連成的一樣，一種溫標是由兩個固定的且可重複的溫度來定義的。最初，在一標準大氣壓***760毫米水銀柱，或760託***時，攝氏溫標是定冰之熔點為0℃和水之沸點為100℃，絕對溫標是定絕對零度為0K和冰之熔點為273K，這樣，就等於有三個固定點而導致溫度的不一致，因為科學家希望這兩種溫標的度數大小相等，所以，每當進行關於這三點的相互關係的準確實驗時，總是將其中一點的數值改變達百分之一度。僅有一固定點獲得國際承認，那就是水的“三相點”。1948年確定為273.16K，即絕對零度以上273.16度。當蒸氣壓等於一大氣壓時，水的正常冰點略低，為273.15K***=0℃=32°F***，水的正常沸點為373.15K***=100℃=212°F***。這些以攝氏溫標表示的固定點和其他一些次要的測溫參考點***即所謂的國際實用溫標***的實際值，以及在實驗室中為準確地獲得這些值的度量方法，均由國際權度委員會定期公佈。

　　科學家在對絕對零度的研究中，發現了一些奇妙的現象。如氦本是氣體***氦是自然界中最難液化的物質***，在-268.9℃時變為超液態，當溫度持續降低時，原本裝在瓶子裡的液體，輕而易舉地從只有0.01毫米的縫隙中，溢到了瓶外，繼而出現噴泉現象，液體的粘滯性也消失了。

　　物體的溫度實際上就是原子在物體內部的運動。當我們感到一個物體比較熱的時候，就意味著它的原子在快速運動：當我們感到一個物體比較冷的時候，則意味著其內部的原子運動速度較慢。我們的身體是通過熱或冷來感覺這種運動的，而物理學家則是絕對溫標或稱開爾文溫標來測量溫度的。

　　按照這種溫標測量溫度，絕對溫度零度***0K***相當於攝氏零下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，原子的運動完全停止了，那麼就意味著我們能夠精確地測量出粒子的速度***0***。然而1890年德國物理學家馬克斯·普朗克引入的了普朗克常數表明這樣一個事實：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於普朗克常數，這是我們生活著的宇宙所具有的一個基本物理定律***海森堡不確定關係***。那麼當粒子處於絕對零度之下，運動速度為零時，與這個定律相悖，因而我們可以在理論上得出結論，絕對零度是不可以達到的。

　　事實上，在這樣的非常溫度下，物質呈現的既不是液體狀態，也不是固體狀態，更不是氣體狀態，而是聚整合唯一的“超原子”，它表現為一個單一的實體。

　　19世紀中期，開爾文男爵威廉·湯姆森定義了絕對溫度，在此規定下沒有物質的溫度能低於絕對零度。氣體的絕對溫度與它所包含粒子的平均能量有關，溫度越高，平均能量越高，而絕對零度是氣體的所有粒子能量都為零的狀態，這是一種理想的理論狀態。到了上世紀50年代，物理學家在研究中遇到了更多反常的物質系統，發現這一理論並不完全正確。

　　在正常溫度下，這種逆轉是不穩定的，原子會 向內坍塌。他們也同時調整勢阱鐳射場，增強能量將原子穩定在原位。

　　現任美國麻省理工大學物理教授科特勒稱此最新成果為一項“實驗的絕技”。在實驗室裡，反常高能態在正常溫度下很難產生，而在負絕對溫度下卻會變得穩定——“就像你能把一個金字塔倒過來穩穩的放著，而不必擔心它會倒。”克特勒指出，該技術使人們能詳細研究這些反常高能態，“也可能成為創造新物質形式的一條途徑。”

　　絕對零度的內容

　　絕對零度***absolute zero***是熱力學的最低溫度，是粒子動能低到量子力學最低點時物質的溫度。絕對零度是僅存於理論的下限值，其熱力學溫標寫成K，等於攝氏溫標零下273.15度***-273.15℃***。

　　物質的溫度取決於其內原子、分子等粒子的動能。根據麥克斯韋-玻爾茲曼分佈，粒子動能越高，物質溫度就越高。理論上，若粒子動能低到量子力學的最低點時，物質即達到絕對零度，不能再低。然而，根據熱力學第二定律，絕對零度永遠無法達到，只可無限逼近。因為任何空間必然存有能量和熱量，也不斷進行相互轉換而不消失。所以絕對零度是不存在的，除非該空間自始即無任何能量熱量。在此一空間，所有物質完全沒有粒子振動，其總體積並且為零。

　　有關物質接近絕對零度時的行為，可初步觀察熱德布洛伊波長。

　　有關物質接近絕對零度時的行為，可初步觀察熱德布洛伊波長***Thermal de Broglie wavelength***。其中h為普朗克常數、m為粒子的質量、k為玻爾茲曼常量、T為絕對溫度。可見熱德布洛伊波長與絕對溫度的平方根成反比，因此當溫度很低的時候，粒子物質波的波長很長，粒子與粒子之間的物質波有很大的重疊，因此量子力學的效應就會變得很明顯。著名的現象之一就是玻色-愛因斯坦凝聚，玻色-愛因斯坦凝聚在1995年首次被實驗證實，當時溫度僅有170*10^***-9***開爾文。

　　①在中學階段，對於熱力學溫標和攝氏溫標間的換算，是取近似值T***K***=t***℃***+273。實際上，如以水的冰點為標準，絕對零度應比它低273.15℃所以精確的換算關係應該是T***K***=t***℃***+273.15。

　　②絕對零度是根據理想氣體所遵循的規律***即理想氣體狀態方程***，用外推的方法得到的。用這樣的方法，當溫度降低到-273.15℃時，氣體的體積將減小到零。如果從分子運動論的觀點出發，理想氣體分子的平均平動動能由溫度T確定，那麼也可以把絕對零度說成是“理想氣體分子停止運動時的溫度”。以上兩種說法都只是一種理想的推理。事實上一切實際氣體在溫度接近-273.15℃時，將表現出明顯的量子特性，這時氣體早已變成液態或固態。總之，氣體分子的運動已不再遵循經典物理的熱力學統計規律。通過大量實驗以及經過量子力學修正後的理論匯出，在接近絕對零度的地方，分子的動能趨於一個固定值，這個極值被叫做零點能量。這說明絕對零度時，分子的能量並不為零，而是具有一個很小的數值。原因是，全部粒子都處於能量可能有的最低的狀態，也就是全部粒子都處於基態。

　　③由於水的三相點溫度是0.0076℃，因此絕對零度比水的三相點溫度低273.16℃。

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