為什麼高溫沒有上限,而低溫卻有一個絕對零度在限制?

GodLovesme

好問題。這與宇宙起源和現在的物質有關。老天爺用食指輕輕一劃,無中生有攤了個煎餅宇宙,漂浮著,等著熟。在一劃之間,將部分秩序和動力賦予宇宙,有了能量包括暗能量,創造出電子、質子、暗物質、原子。原先是空曠,沒有物質,沒有釋放熱能之源,溫度為低-273.15℃ ,煎餅宇宙產生,有了核聚變釋熱,物質間又抱團取暖,同時物質的質量本身就是能量的聚合態,基礎溫度就提高了。隨著煎餅宇宙的成熟,也就是宇宙的演化,宇宙溫度從空曠的低溫向有物質的高溫變化,物質越多,核聚變釋熱越大,溫度越高。


用食指輕輕一劃

這個問題本身是有問題的,因為高溫並非沒有限制,在現有的理論之下,最高溫度為普朗克溫度。這個溫度是如何計算出來的呢?這得從黑體輻射理論講起。黑體輻射理論認為,任何有溫度的物體都會輻射電磁波,電磁波的波長與溫度有關係,溫度越高,波長越短。而空間長度是有下限的,被稱為“普朗克長度”,經典量子力學以為比普朗克長度更短的長度沒有意義。以此普朗克長度換算過去,得到的溫度就是普朗克溫度,數值為1.41 x 10^32 K。

最低溫之所以有限制,是因為溫度的本質表徵的是原子、分子的振動強度,振動的越快,溫度越高;振動的越慢,溫度越低。而這種振動的快慢是有下限的,即完全不振動。若是一個物體內部的原子、分子全部靜止不動,那麼此刻它的溫度就是最低的,稱為“絕對零度”,即開爾文溫標的0K,對應的攝氏度為零下273.15度。不過絕對零度只是一個理論極限值,無法達到。

說到這裡,我想起了如今有一項很前沿的技術,叫做“激光製冷”。一般情況下,激光只能用於加熱,因為電磁波將能量傳遞給物體,引起物體內能的增加。但由於溫度與原子振動存在直接關係,激光也可以對原子施加一個反向的作用力,將原子分子的振動幅度大大減小,從而實現將其降溫的目的。目前的低溫極限大多是用這種方法實現的,已經非常接近絕對零度了。


看風景的蝸牛君

這個說法是錯誤的!低溫的極限是絕對零度,即零下273.15攝氏度!同樣高溫也是有上限的,即普朗克溫度!

這個普朗克溫度是通過經典量子力學算出來的。量子力學認為任何物體只要溫度大於絕對零度(零下273.15攝氏度)就會向外輻射能量,同時也向外吸收能量,這就稱為黑體輻射。而其吸收能量過程中溫度必然會升高,同時其波長會降低,但是波長不可能無限降下去,因此最終可以通過計算得到黑體輻射的最高溫度,就是高溫的上限——

1.41*10的32次方開爾文度。


地震博士

很高興回答你的問題。

高溫怎麼沒有上限呢?在現有的理論之下,最高溫度為普朗克溫度。任何有溫度的物體都會輻射電磁波,這個好理解,我們每個人都是會向外發射電磁波的,電磁波的波長與溫度有關係,溫度越高,波長越短,所以,以我們每個人來說,胖子波長短、瘦子波長長;大人波長短、瘦子波長長;男子波長短、女孩兒波長長。

而根據經典量子力學看,最短波長是普朗克長度。對應的溫度就是普朗克溫度,數值為1.41 x 10^32 K。

最低溫呢,我們是從微觀的物理推算的。溫度的本質呢,其實就是原子、分子的振動。振動越快,溫度越高。可以理解為,我們動起來就會熱,冬天冷了,抖一抖就好一些,哈哈哈。

如果物體內部的原子和分子完全靜止不動了,那麼此刻溫度已經最低了,不能繼續往下了,而且甚至都不能達到,只能無限接近。這也被科學家們運用到了科學研究之中,在高速運轉的粒子中抓取甚至讓粒子接近靜止。

我們小時候看到聖鬥士星矢裡,冰河一個大招能打到幾個絕對零度以下。。。?那純屬哈哈哈哈了。

當然,我們不能這麼自信,所有事情都通過自己的理論知識來理解。比方說,我們真能讓某個原子完全被靜止。那我們就能知道它的位置和速度,這是和量子力學的不確定性原理相違背的。我們實驗上也是做不到這一點。


不哈韓的小韓

先來看看我們所能理解的溫度變化吧。

-273.15℃ 絕對零度,是溫度的極限。目前,我們可以製造距絕對零度只差三千萬分之一度的低溫,但仍不可能得到絕對零度。

-264°C 鈮鈦合金的超導臨界溫度,這個溫度下呈現超導抗磁的特性。

-240℃ 冥王星的最低溫度

-120℃ 月球表面溫度最低值

-117℃ 酒精的凝固溫度,所以酒精的溫度計可以在極地使用,而水銀溫度計不可以。

-90℃ 地球最低溫 、大氣最低氣溫

-70℃ 北極最低氣溫

-50℃ 雪蓮,世界上最不怕冷的花,即使-50℃,也鮮花盛開。

42℃ 人體溫度極限

100℃ 開水

700℃ 菸頭、蚊香的溫度

1534℃ 高爐鐵水

3410℃ 鎢的熔點

熔點最高的物質是鉿合金(Ta4HfC5),熔點高達4215℃

地心溫度約為6000℃

太陽中心溫度約為2000萬℃。

5億℃ 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氘和氚的等離子混合體於1994年5月27日創造出來的

4萬億℃ 美國能源部布魯克海文國家實驗室(Brookhaven National Laboratory)用巨型粒子對撞機對撞金元素離子,製造出了“超級大爆炸”。製造出了有史以來實驗室中的最高溫度———4萬億攝氏度。

從-273.15℃到4000000000000℃,看似溫度沒有上限,這不過是我們的錯覺罷了。其實溫度同樣是有上限的。根據黑體輻射理論,只要有溫度就會輻射出特定的電磁波,其中的波長與溫度直接相關,溫度越高,波長也就越短。由量子理論可知波長的最短空間長度為“普朗克長度”,用這樣的方法反推出最高的溫度也就是普朗克溫度,數值為1.41 x 10^32 K。

溫度下限,大家已經很好理解了。溫度是物質內部振動強度的表徵,振動的越劇烈溫度越高,而完全靜止不運動便是溫度的下限了。所以理論上算得如果物體中的原子、分子完全不動,便是零下273.15度。

如果覺得這些理論晦澀難懂,給大家來個通俗易懂的。

我們生活的宇宙是137億年前,由一個極度緻密熾熱的奇點爆炸產生的。爆炸的原點溫度便是1.41 x 10^32 K!這是宇宙曾經有過的最高的溫度,如同一個炮竹,爆炸之後便開始膨脹,溫度也開始下降。

所以,在我們可以觀測的所有時空之中,都無法超越這個溫度。那一刻,宇宙的所有能量聚於一點。


老爸的修行

答:溫度存在下限,本質原因是一個有限系統中的能量是有限的,然後熱力學定義了這個最低能量狀態為絕對零度!


絕對零度

一個經典熱力學系統,我們輸入熱量會導致系統溫度升高,輸出熱量會導致系統溫度降低;如果我們一直輸出等量的熱量,那麼系統內能總有輸出完的時候,因為一個有限系統的能量是有限的!



於是,科學家就把內能最低的這個狀態,稱作絕對零度!因為系統內能已經為零,所以系統溫度已經達到最低!


普朗克溫度

在經典熱力學中,最高溫度是沒有限制的,只要不斷輸入能量,溫度就能繼續升高,這是在外部“能量無限”前提下成立!

但是在量子力學中,描述了一個溫度上限,即是宇宙大爆炸第一個普朗克時間的溫度,稱作普朗克溫度TP=1.4168*10^32 K,即1.4億億億億度!




溫度的其他定義

另外,如果用熱力學熵來定義溫度,甚至會出現負熱力學溫度的情況,這裡並沒有和經典熱力學中的絕對零度相悖,只是對溫度的定義不同而已!





艾伯史密斯

1.416833(85)x10^32K,普朗克溫度,也被稱為普朗克熱點,以德國物理學家馬克斯·普朗克命名,是溫度的上限,簡記為TP,英文名為Planck temperature。

它是自然單位系統中普朗克單位,並且是代表著量子力學中的一個基礎極限的普朗克單位。在自然單位制下,溫度單位和長度單位具有統一的量綱,粒子的輻射波長可以直接由其溫度計算。因此一個粒子在達到普朗克溫度時,會發出波長為普朗克長度的輻射。由於普朗克長度是經典量子理論的極限,在小於普朗克長度的尺寸下引力的量子效應已經不可忽略。現有理論普遍認為普朗克長度已經是現有理論下時空的最小結構,所以不存在比普朗克溫度更高的溫度。

與絕對零度相反,普朗克溫度是經典理論下的溫度上限。

在現有的量子理論的框架下,任何比這更熱的溫度是毫無意義的。

據現時的物理宇宙學,這是宇宙大爆炸第一個瞬間的溫度(第一個單位普朗克時間)。

它是經典熱力學框架下最高的溫度


煙雨流雲

溫度高低是由分子的運行速度決定的!絕對0度就是理論上的速度為零的絕對靜止的狀態,那麼根據速度的極限是光速,能不能得出溫度也是有上限的,並且可以通過計算得出來。

我不懂只是這麼想的胡亂YY一下


冬天155134343

時間,溫度,速度的定義是人類發明的,這些本身不包含限制,只是為了更好的認知所以定義了數據。溫度下限的存在是因為物質本身的境界點,就好比一塊石頭,它本身就是硬的,溫度越低越硬,卻不能讓石頭消失,冰封3億年的石頭依然是石頭。而高溫卻不同,它會把石頭燒成灰!


Artolife

高溫也有上線的,只是沒有發現而已,我們這樣想,溫度就是物質內部大量分子的平均動能,根據愛因斯坦相對論光速是物質運動的最高速,當分子的速度達到光速的時候,所具有的大量分子的平均動能就達到最大值,這也是該物質的最高溫度。這樣得出的結論有以下幾點:

1、不同的物質其分子或原子的質量不同多具有動能平均值也不同,其最高溫度也不同。

2、在最高溫度時物質狀態是遊離的,沒有約束力的自由狀態。


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