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科普 | 達(dá)不到的絕對(duì)零度

發(fā)布日期:2023-01-02??來(lái)源:新華社??瀏覽次數(shù):1180
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核心提示:新華網(wǎng)2023-01-01冬季北方地區(qū)可以達(dá)到很低氣溫,讓人連伸出五指似乎都感到艱難。那么,是否存在最低的氣候溫度呢?最低又能達(dá)到多少攝氏度呢?現(xiàn)代科技的發(fā)展使人們對(duì)溫度的把控更加精準(zhǔn),而人類也正在探索更高溫度和更低溫度兩個(gè)方向。因此便引申出一個(gè)問(wèn)題:溫度有沒(méi)有極限?研究表明,在高溫領(lǐng)域,目前尚未發(fā)現(xiàn)上限。但在低溫領(lǐng)域卻早已探索出答案,存在絕對(duì)

新華網(wǎng)2023-01-01

冬季北方地區(qū)可以達(dá)到很低氣溫,讓人連伸出五指似乎都感到艱難。那么,是否存在最低的氣候溫度呢?最低又能達(dá)到多少攝氏度呢?

現(xiàn)代科技的發(fā)展使人們對(duì)溫度的把控更加精準(zhǔn),而人類也正在探索更高溫度和更低溫度兩個(gè)方向。因此便引申出一個(gè)問(wèn)題:溫度有沒(méi)有極限?

研究表明,在高溫領(lǐng)域,目前尚未發(fā)現(xiàn)上限。但在低溫領(lǐng)域卻早已探索出答案,存在絕對(duì)零度下限。即當(dāng)溫度達(dá)到-273.15℃時(shí),分子運(yùn)動(dòng)(或熱量)為零。這一溫度被稱為絕對(duì)零度,從理論上說(shuō),它是低溫的極限。如同光速一樣,絕對(duì)零度可以無(wú)限接近,但不可能完全達(dá)到。

在物理學(xué)中為了研究方便,引進(jìn)了開(kāi)氏溫度,把絕對(duì)零度“-273.15℃”定為開(kāi)氏溫度的起點(diǎn)?,F(xiàn)在人們雖然可以輕易獲得幾百萬(wàn)攝氏度的高溫,卻無(wú)法將最低溫度降到絕對(duì)零度??茖W(xué)家也在不斷實(shí)驗(yàn),試圖達(dá)到絕對(duì)零度,此過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了一些奇妙的現(xiàn)象。如氦本是氣體,但在-268.9℃時(shí)卻變成了液體,當(dāng)溫度繼續(xù)下降時(shí),原本裝在瓶子里的液體卻可以輕而易舉地從只有0.01毫米的縫隙中溢到瓶外去,繼而出現(xiàn)了噴泉現(xiàn)象,液體的黏滯性也消失了。

最讓人好奇的是,為什么人們無(wú)法得到“-273.15℃”的溫度呢?

這是因?yàn)?,低溫的獲得與氣體的液化分不開(kāi)。氣體的液化就是使分子熱運(yùn)動(dòng)減緩。氣體液化的方法是:先將另一種氣體液化(如我們使用的液化石油氣),讓它在低溫環(huán)境下蒸發(fā)而使其溫度降低,再用這種低溫物質(zhì)使需要液化的低溫氣體冷卻。這樣,使氣體一種接一種地液化連續(xù)下去,就可以不斷地得到更低的溫度。如此看來(lái),低溫好像是可以無(wú)限地降低下去。

但科學(xué)家們的研究表明:物體的溫度與物體內(nèi)部原子、分子等的運(yùn)動(dòng)速度直接相關(guān)。原子、分子運(yùn)動(dòng)速度越高、越激烈,物體的溫度就越高;反之,如果它們的運(yùn)動(dòng)速度越低,那么物體的溫度也就越低。看上去似乎只要分子運(yùn)動(dòng)不斷減小,溫度就可以持續(xù)降低。但重點(diǎn)是,如果達(dá)到絕對(duì)零度“-273.15℃”,那分子就不會(huì)再運(yùn)動(dòng)了,此時(shí)它們的速度為零,處于靜止?fàn)顟B(tài)。而分子都是在不停地運(yùn)動(dòng)著的,要讓物體內(nèi)部的原子、分子停下來(lái)達(dá)到完全靜止是不可能的,目前人類利用了各種復(fù)雜的技術(shù)手段,但也只能無(wú)限逼近,卻永遠(yuǎn)不能真正達(dá)到絕對(duì)零度,所以說(shuō)要達(dá)到“-273.15℃”是不可能事件。

人類對(duì)于未知事件總是充滿了好奇和無(wú)盡的探索,也許在未來(lái)的某一天,人們真的能夠探索到絕對(duì)零度,甚至更低的溫度也未可知。

(本文由山東省威海市鳳林學(xué)校二級(jí)教師劉歡進(jìn)行科學(xué)性把關(guān)。)

責(zé)任編輯:胡惠雯

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