4萬億攝氏度是什麼概念?

五月的田野

首選,簡單來了解一下什麼是溫度。在日常生活中,我們通常用溫度的高低來表示物體的冷熱程度。那麼,物體為什麼會表現出有冷有熱的感覺呢?物體的溫度是哪裡來的呢?這就要追到組成物體的微觀粒子,這些粒子始終處於熱運動之中不會停下來,它們的熱運動劇烈程度決定了物體的溫度高低。因此,粒子的平均動能越大的物體,其溫度就越高,反之亦然。

回到問題中來,4萬億攝氏度(以下簡稱度)是什麼概念?我們可以用不同物體的溫度來做個比較。理論最低溫度為絕對零度,其大小為−273.15度;宇宙的平均溫度為-270.45度;水在標準大氣壓下的冰點為0度;人體感到舒適的溫度大約為23度;水在標準大氣壓下的沸點為100度;金星表面的平均溫度為460度;鐵水的溫度為1500度;白熾燈的溫度為2200度;太陽表面和地球核心的溫度為5500度;閃電的溫度為2.8萬度;典型中子星的表面溫度為60萬度;太陽核心的溫度為1570萬度;當大質量恆星耗盡核燃料後,在引力坍縮的作用下將會發生超新星爆發,其核心溫度能夠急劇升高至1000億度;雙中子星碰撞時產生的溫度高達3500億度;相對論重離子對撞機把兩束高速運動的金離子撞擊在一起,產生的溫度可達1萬億度;目前人類得到的最高溫度由大型強子對撞機產生,利用高速運動的質子和原子核之間的碰撞,產生的溫度高達10萬億度,已經超過了4萬億度。

不過,這還不是溫度的盡頭。隨著粒子的運動速度趨近於光速,溫度也將趨於理論最高值——普朗克溫度,其大小為1.42億億億億度。當溫度趨於這個數值時,引力將會變得與另外三種基本自然力一樣強,並且四種基本自然力將會統一成一種力,這正是在宇宙大爆炸後1普朗克時間所出現的場景。


火星一號

人體正常體溫大約37℃

普通打火機的外焰溫度大約600℃

家用天然氣火焰溫度大約1500℃

金屬中熔點最高的鎢熔點3410℃

人類已知熔點最高的物質鈦合金熔點4215℃

地核內部最高溫度6800℃

太陽中心溫度2000萬℃

氫彈爆炸的瞬間溫度超過1億攝氏度,持續時間極短

人類創造過能夠持續的最高溫度5.1億攝氏度,1994年在美國創造的核聚變溫度

2010年,科學家通過金屬離子對撞生成了夸克-膠子湯,人類創造了最高的瞬時溫度約為4萬億攝氏度,通過紅外輻射記錄下的最高溫度,不過只持續了10的負15次方秒數量級的時間。在這個溫度下物質將難以凝聚在一起,原子間和原子內部的電磁力和相互作用力都會消失,物質只能以夸克的狀態存在。

而理論上宇宙最高的溫度是普朗克溫度,也就是宇宙大爆炸瞬間所產生的最高溫度,數值上是1.4168×10的32次方溫度,也就是1.4億億億億攝氏度。這種溫度已經無法用語言來形容了,只能用數值體現了。


科學薛定諤的貓

4萬億攝氏度就是一個極高的溫度!高的不可想象!

比如地球中心的溫度也就只有不到5000攝氏度!而太陽中心的溫度也不過接近1500萬攝氏度。可見離4萬億攝氏度還有十萬八千里的差距。但是人類能承受的溫度卻連50攝氏度可能都超不過!

我們討論4萬億攝氏度可以利用大家容易理解的經濟學的例子。比如日本的總GDP為4萬億美元多,而一個教育O2O找老師電商平臺“跟誰學”完成A輪融資為5000萬美元。因此,雖然5000萬美元對我們個人來說是一個難以高攀的大數字,但是面對世界GDP第三的日本一個國家的GDP,就是一個小數目。

可見4萬億攝氏度是一個天文數字,根本不是人類能夠想象的!


地震博士

要想了解4萬億攝氏度是什麼概念,首先要先明白溫度的概念。溫度是表示冷熱程度的物理量,在微觀上來講是物體分子熱運動的劇烈程度。換句話說物體分子運動速度越快,表現出來的溫度越高,那麼停止運動就應該是宇宙間的最低溫度,人們通過實驗並外推得出理想氣體的熱膨脹率為1/273.15,因此確定零下273.15℃為絕對溫度(開氏溫標)零度。這是最低溫度的極限。那麼宇宙間存不存在最高溫度的極限?以前人們常常認為溫度無上限,因為人們總是在創造一個又一個的最高溫度記錄。實際上由於光速限制原理,理論上在一定壓力下,粒子的運動速度都接近光速的時候,能量也趨近於無限大那就是溫度的極限,也就是絕對的最高溫度。下面通過對比來看一看這些高溫度到底是什麼概念。

經科學家的驗證最佳生活溫度:

居室 20――25℃;

洗澡水 34――39℃

飯菜溫度46――58℃

……

這是我們對溫度概念的生活體驗,在這個體驗的基礎上咱們來說說太陽的溫度,因為太陽是人們心目中認為的自然界的高溫度,

太陽的表面溫有6000℃,日冕這些等離子體的溫度卻高達一百萬攝氏度,而太陽中心的溫度高達一千多萬攝氏度,是目前核聚變所需的最低溫度,而人類製造的氫彈所需溫度至少上億攝氏度,因為它沒有太陽那樣的引力約束,只能是高溫度。怎樣達到的?是在氫彈的核心先放一個原子彈,引爆原子彈產生的高溫再引發核聚變。



至此溫度已經達到了1億度,離4萬億度還差了不少。好,咱們接著再來看人類還創造出多高的溫度:

託卡馬克示意圖

1994年5月27日,美國新澤西普林斯頓等離子物理實驗室中的託卡馬克核聚變反應堆利用氫的同位素氘和氚的等離子混和體創造出5.1億攝氏度高溫,比太陽中心溫度高了30多倍,這是不是就是人類創造的最高紀錄了?不,

相對論重離子加速器

2010年位於美國紐約長島的布魯柯黑文國家實驗室的頂級科學研究設備――相對論重離子對撞機(RHIC)將兩束金離子束各自加速到光速後對撞,產生夸克――膠子等離子體的溫度高達4萬億度。是太陽中心溫度的25萬倍,這應該就是題主所說的4萬億攝氏度。據說2012年時曾瞬間達到5.5萬億度,這是迄今為止人類製造的最高溫度。2013年物理學家們已經可以觀察到宇宙大爆炸短暫時間內出現的“接近完美”的物質形態。有的專家甚至警告這臺對撞機能製造出迷你黑洞和奇異物質,或毀滅世界。

4萬億攝氏度的高溫物質已經不是質子中子原子,更不是分子了,早已經超越傳統的溫度是分子熱運動的概念了。它們是一些由夸克和膠子組成的等離子體甚至流體了。它們曾出現在宇宙大爆炸瞬間。那麼這麼高溫度是怎麼測出來的?這些高溫的物質又是存放在什麼地方?科學家告訴我們這個溫度數據是根據參入碰撞的粒子的能量算出來的,也可以觀測到與這個溫度相關的現象,比如電磁輻射。至於這些高溫物質是放在對撞機的管子裡,這麼高的溫度為什麼管子沒融化?

這就需要明白溫度和熱是兩回事的科學事實。打個比方,上面說過洗澡水40℃左右最舒服,假如泡溫泉50℃會覺得燙得不行了,可蒸桑拿的室溫有80℃,我們也不會被燙傷,,這是因為溫泉的水分子的密度比桑拿房氣體的密度高的多,它能把更多的熱量即分子的動能傳給人體,所以感覺50℃的溫泉比80℃的桑拿“熱”。同樣的道理,對撞機裡的高溫物質也不會融化管子,因為對撞機裡的高溫物質很少。溫度只是粒子運動平均平動動能的標誌和體現。平均動能值再高,粒子數少照常不“熱”。所以我們一定不要把溫度和熱量當做一回事,所以4萬億℃高溫只是粒子平均動能極高的體現的概念。當然前提是很少的量。

4萬億℃並不是宇宙間的最高溫度,理論上是普朗克溫度,數值為1.416833(85)×10^32K,為宇宙大爆炸1普朗克時間後的溫度。


物原愛牛毛1

非常誇張的溫度!下面列舉一些對比,直觀的感受下這個溫度。(最後給出最高溫度

太陽


太陽的表面溫度在5000到6000攝氏度,而核心聚變區不過1500萬攝氏度,約為4萬億攝氏度的27萬分之一!(開氏度換算為攝氏度,要減去273.15,因為是4萬億,所以這就忽略了)

核彈


那麼還有沒有比太陽還高的呢?有,人類就造出過。就是核彈,比如我國第一個原子彈,爆炸中心溫度就有5000萬攝氏度,不過這僅僅是小當量的。換做氫彈,

甚至可以超過一億攝氏度

託卡馬克裝置


然後這還沒有結束,人工核聚變裝置——託卡馬克,內部的溫度更高。記得之前有過一篇報道,美國的一個託卡馬克裝置內部的等離子體溫度甚至達到過5.1億攝氏度。

題外話:為什麼人工聚變要這麼高溫度?太陽不也才1500萬攝氏度嗎?因為關鍵的一點,太陽有強大的引力約束,而地球上營造不了,只能提高溫度來聚變。

普朗克溫度

終極溫度來了——普朗克溫度。沒錯,這是目前科學界認為有意義的最高溫度上限。數值為1.416833*10^32 K,是4萬億的3.5*10^19 倍!

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賽先生科普

4萬億攝氏度是什麼什麼概念?

當溫度達到200萬攝氏度或更高溫度時,物質原子內部的質子和中子將會融化,形成某種液體,這種液體由更小的亞原子粒子夸克和膠子組成。在宇宙從大爆炸中誕生之後的數微秒時間內,這種液體充斥著整個宇宙,隨後它們開始凝結成原子,並最終形成恆星,行星和星際塵埃。物理學家們一般認為原始的夸克-膠子湯將會具有氣體的性質。但是之前的研究已經確認它們的性質更接近液體。

相比之下,超新星爆發,其中心溫度也僅有約200億攝氏度,而太陽的核心溫度也僅有約5000萬攝氏度。

與絕對零度相反,普朗克溫度(T=1.416833(85) × 10的32次方K)是溫度的基礎上限,現代科學認為推測任何東西比這更熱是毫無意義的。據現在的物理宇宙學,這是宇宙大爆炸第一個瞬間的溫度。



遇到麼

4萬億攝氏度是什麼概念?咱們先來對比一下。

一:這個季節裡,春暖花開,白天溫度大概20攝氏度左右,人體感覺舒適。夏季時就算溫度為37攝氏度吧,這時不開空調人已經無法忍受了。超過50攝氏度人大概就無法生存了。

二:在標準大氣壓下,沸水的溫度是100℃,做飯時可以感覺到,濺到手上很燙的。

炒菜時的食用油,沸騰時它的溫度可以高達200℃以上,濺到手上一下就是一個水泡。

三:金屬錫,柔軟,易彎曲,當溫度達到232℃時就足以熔化了。

四:金屬鐵,600度的時候鐵是呈暗紅色;800度的時候鐵是呈橙紅色;900度以上的時候鐵是呈橙黃色至亮黃色。繼續升溫到1560攝氏度時,金屬鐵呈液態。

五:已知熔點最高的物質“鉿合金”,熔點熔點也不過4200℃左右,距離4萬億還差的遠。

六:太陽溫度,表面溫度:約5500攝氏度,這個溫度已經可以融化地球上的一切物質了,其中心溫度更是高達5000萬攝氏度,在這樣的溫度下,一切物質只能以氣態存在。但是這個溫度依然與4萬億差的很遠。

七:天體超新星爆發核心的溫度為20億攝氏度,4萬億攝氏度熱到什麼程度呢?在那樣的溫度下足以熔化質子和中子,質子和中子由更小的夸克和膠子構成。這兩種粒子的預期熔化溫度為2萬億攝氏度。4萬億攝氏度高溫度下,所有物質都將分解為“湯”,就像宇宙經由大爆炸形成後最初百萬分之一秒所處的情形。


萌萌最萌

答:4萬億度時,只有質子、中子、光中微子和電子等,非常基本的粒子能穩定存在。


宇宙大爆炸模型中,有個暴漲理論,該理論描述:

1、在宇宙大爆炸後10^-12秒,溫度為1000萬億度;

2、在宇宙大爆炸後0.01秒,溫度為1000億度;



4萬億度在這兩個時間點之間。


除宇宙大爆炸外,人類也能在極短時間內,產生超過4萬億度的溫度:

1、太陽內部溫度1500萬度;

2、紅巨星內核溫度可達1億度;

3、氫彈爆炸時的瞬間溫度,數億度;



4、中子星內核溫度極限為60億度;

5、大型恆星的超新星爆炸,內核溫度可達100億度;

6、人類創造過的最高溫度,2001年4萬億度;2012年提高到了5.5萬億度,持續時間數飛秒;

7、宇宙大爆炸後第一個普朗克時間,溫度1.4*10^32度,即是1.4億億億億度;


根據量子力學的觀點,當溫度高於30億度時,中子和質子可以逃脫核力束縛,變得不穩定。



4萬億度時,普通物質將不再存在,電磁力和弱相互作用已經分離,夸克這時候能穩定存在,自由質子和中子能穩定,它們都以接近光速進行運動,碰撞十分劇烈。



不過話說回來,溫度是微觀粒子熱運動的宏觀統計現象,如果處於4萬億度的粒子數少,持續時間短,那麼這麼高的溫度也無法用於實際(比如聚變點火,裂變點火等等)。



艾伯史密斯

當我看到4萬億攝氏度這個名詞的時候,立刻就讓我聯想到了''人造小太陽'',即核裂變裝置――託卡馬克。
託卡馬克將成為人類最終的最清潔能源,核裂變產出的能量會讓人類取之不盡用之不竭,但是目前唯一不能讓其造福人類的問題就是,還沒能研發出能耐4萬億攝氏度高溫的材料將它束縛其中。


託卡馬克裝置的研究上,我國處於世界領先地位,是德國人幫助我們製造出了全世界最大且最耐高溫的磁鐵,我們利用磁懸浮技術讓託卡馬克裝置內部,與核裂變溫度保持一個隔離的空間,這樣溫度就能避免直接捱到託卡馬克的內壁。在將溫度升到一萬億攝氏度時,因為溫度實在太高,託卡馬克裝置的承受極限達到了1分鐘。雖然實驗依然失敗了,但是讓我們人類還是看到了其可行性的曙光。然而那還遙不可及的4萬億高溫,和一勞永逸的千年不動的耐溫穩定性,要求我們的科研人員今後要走的路還很長很長。
那麼我們來看看4萬億攝氏度是個什麼概念。太陽的表現溫度是6000攝氏度左右,核心溫度也才15000攝氏度左右,因為太陽的引力可以讓溫度無法逃離產生核裂變,而我們的託卡馬克裝置沒有中心引力,為了避免核裂變時溫度四散逃逸,才必須要有能耐4萬億攝氏度高溫逃逸的材料把它束縛起來,而這個溫度直接高達太陽溫度的27萬倍。

我們的國之重器――氫彈,爆炸時的中心溫度估計是人類創造的最高溫度,達到了一億攝氏度左右,但是那也只是4萬億攝氏度的四萬分之一,想想是不是太恐怖?


象棋銀川府迷弟

4萬億攝氏度是什麼概念,我在腦海裡想象了一下,都感覺要發燒了……😂

題主會提出這個問題,或許是因為在哪裡看到與“4萬億攝氏度”相關的新聞:一個國際科研小組,為了研究宇宙起源,在實驗室環境裡用重離子對撞機模擬宇宙大爆炸,創造出了4萬億攝氏度的超高溫度記錄。超出太陽中心溫度的25萬倍!

溫度通俗來講是指物體冷熱程度的物理量,但本質上是物質運動的劇烈程度。物質運動趨於靜止,溫度接近絕對零度,物質運動越劇烈,溫度越高。而影響物質運動劇烈程度的主要因素則有:壓力、速度、密度。溫度數值與這幾個物理量成正比。

我們目前已知速度極限是光速,壓力極限還沒有具體數值(也許有,我孤陋寡聞不知道),密度最高的天體是中子星,但理論上比中子星密度還要高的是黑洞(由於黑洞還不能直接觀測到)。那麼理論上能產生最高溫度的宇宙現象應該是兩個黑洞以光速對撞。

至於宇宙大爆炸所能達到的溫度,我始終認為那只是數據推導。 好吧,其實我只是來湊熱鬧的,專業回答請看其他大神的。(❁´ω`❁)


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