對于溫度,相信朋友們都不會陌生,我們每天,每時每刻都在跟它打交道。溫度存在于世界的每一個角落,就連我們人體都有一個健康的溫度範圍,一旦脫離了這個範圍,不管是高還是低,都會對我們的身體産生不同程度的傷害。
溫度造就了地球萬物,演化出了原始生命,而溫度又伴随着生命繼續進化演化,有了人類的誕生。從人類誕生的那一刻起,我們就開始感知認識溫度,可是古人由于缺乏科學知識,對溫度基本沒什麼了解,也不認為溫度有多麼的神秘和複雜。
可是随着人類文明的不斷發展,我們走上了科技之路,有了科技的輔助,人類對溫度有了全新的認知。通過不斷的認知,我們發現:溫度并沒有我們想象的那麼簡單,這個世界的一切包括宇宙的誕生,演化和最終的終結,都要受到溫度的控制。
溫度的升高和降低,會對物質的形态以及内部産生一些影響,從而改變物質的形态。我們對于溫度變化産生的形态主要有三種:氣态,液态和固态,它們之間的相互轉化,溫度是一個重要的因素。那麼溫度最高和最低能夠達到多少?
我們了解溫度的最高和最低,首先要對溫度的本質有一個初步的認知。相信很多小夥伴都知道,溫度的本質其實就是一種分子熱運動,物質是由各種粒子構成,粒子的不斷熱運動賦予了物質溫度。
當粒子的運動不斷加劇,動能越來越大的時候,它們組成的物體溫度也就會越來越高。那麼粒子的運動速度有極限嗎?答案是肯定的,根據相對論,粒子的運動極限是光速,而且隻能無限接近光速,所以理論上來講,粒子熱運動産生的溫度也是有一個極限的。
根據目前的物理學研究,溫度的最高極限是普朗克溫度,其大小約為1.42×10^32度,這個溫度隻在138億年前宇宙大爆炸的一瞬間達到過。也正是如此高的溫度,才讓宇宙能夠從一個奇點在瞬間産生最初的氫,氦等基礎元素。
我們都知道,在經典物理學中,質量和能量是兩個完全不同的概念,它們之間沒有确定的當量關系。而在相對論中,質量和能量隻是物質的兩種表現形态,它們本質上并沒有區别,二者之間可以相互轉化,轉化的因素就是溫度。
當溫度達到一定程度的時候,物質就以能量的形式存在,一旦溫度跌破了這個臨界值,那麼物質就會以質量的形式存在,這也是為什麼奇點大爆炸之後,能夠很快形成氫,氦等基礎元素的原因,因為大爆炸的瞬間,産生的普朗克溫度,然後很快這個溫度下降,物質無法保持能量形态,從而轉化為氫,氦等元素。
随着宇宙溫度的不斷下降,更複雜的物質出現,有了恒星,行星,星系等結構的出現。所以從目前的物理學角度,溫度的上限是普朗克溫度,而至于在此之上是否還有更高的溫度,我們目前的物理學還無法描述。
粒子動能的不斷增加,導緻溫度不斷升高,那麼粒子的動能不斷變小,物體的溫度也就會不斷降低。那麼粒子的動能最小是什麼時候?對于這一點,相信很多朋友都能夠想到,那就是當粒子不再運動,保持靜止的時候,動能為零達到了最小值。
當動能為零的時候,溫度也就會降低最低,而對對應的溫度我們稱之為絕對零度,大小為-273.15℃,或者0K,這是科學家根據實驗結論,理念推導得出的結果,準确性我們不用懷疑。
我們現在知道了絕對零度是溫度的下限極限,那麼當溫度達到這個程度的時候,會發生什麼?首先我們要明白,溫度不可能達到絕對零度,要知道宇宙在漫長的138億年歲月裡,在不斷膨脹的同時一直都在冷卻,經過如此漫長歲月的不斷冷卻,如今的宇宙平均溫度約為-270.42℃,這個數值仍然要比絕對零度高2.73度。
科學家在實驗室中嘗試将溫度不斷降低,取得了一些不錯的成就,例如通過壓縮,将氮氣變成液氮,這個時候的溫度僅為-196℃,液氫是火箭常用的一種燃料,其溫度更是低至-253℃。而人類創造的最低溫度則是-273.1499999999℃,這是科學家将一塊金屬铑冷卻的結果,這是一個無限接近絕對零度的值,可見科技的力量有多麼的強大。
現在我們明白了,絕對零度是不可能達到的,可是很多朋友還是想要搞明白:在絕對零度下,這個世界會變成什麼樣?可能很多朋友都知道,溫度越低,這個世界越低,當達到一定程度的時候,地球将變成一個冰封的世界。
有話要說...