首页 >
绝对零度
✍ dations ◷ 2025-07-01 08:33:41 #绝对零度
绝对零度(英语:absolute zero)是热力学的最低温度,是粒子动能低到量子力学最低点时物质的温度。绝对零度是仅存于理论的下限值,其热力学温标写成K,等于摄氏温标零下273.15度(即−273.15℃)。物质的温度取决于其内原子、分子等粒子的动能。根据麦克斯韦-玻尔兹曼分布,粒子动能越高,物质温度就越高。理论上,若粒子动能低到量子力学的最低点时,物质即达到绝对零度,不能再低。然而,根据热力学定律,绝对零度永远无法达到,只可无限逼近。因为任何空间必然存有能量和热量,也不断进行相互转换而不消失。所以绝对零度是不存在的,除非该空间自始即无任何能量热量。在此一空间,所有物质完全没有粒子振动,其总体积并且为零。有关物质接近绝对零度时的行为,可初步观察热德布洛伊波长(英语:Thermal de Broglie wavelength)。定义如下:其中
h
{displaystyle h}
为普朗克常数、
m
{displaystyle m}
为粒子的质量、
k
{displaystyle k}
为玻尔兹曼常数、
T
{displaystyle T}
为绝对温度。可见热德布洛伊波长与绝对温度的平方根成反比,因此当温度很低的时候,粒子物质波的波长很长,粒子与粒子之间的物质波有很大的重叠,因此量子力学的效应就会变得很明显。著名的现象之一就是在1995年首次被实验证实的玻色-爱因斯坦凝聚,当时温度降至只有1.7×10-7 K。和外太空宇宙背景辐射的3K温度做比较,实现玻色-爱因斯坦凝聚的温度1.7×10-7K远小于3K,可知在实验上要实现玻色-爱因斯坦凝聚是非常困难的,因为这代表着我们需要将温度降到宇宙背景辐射之下,而在整个可知宇宙环境中并不存在如此低温的环境。要制造出如此极低的温度环境,主要的技术是激光冷却和蒸发冷却。在常用的摄式或华式温标下,以负数形式表示的温度只是单纯的比此两种表示方式下的零数值温度更低的温度。然而某些热力学系统是可以达到真正意义上的负温度的,换句话说,这些系统在热力学定义下的温度(以热力学温标K表示)可以是一个负的值。一个具有负温度的系统并不是说它比绝对零度更冷。恰恰相反,从感官上来讲,具有负温度的系统比任意一个具有正温度的系统都更热一些。当分别具有正负温度的两个系统接触时,热量会由负温度系统流向正温度系统。大多数常见的系统都无法达到负温度,因为增加能量也会使得它们的熵增加的。但是,某些系统能够持有的能量是有上限的,当能量达到这个上限时,它们的熵实际上会减少。因为温度是由能量和熵之间的关系来定义的,所以即使能量在不停的增加,这个系统的温度仍会变成负值。所以,当能量增加时,对于处于负温度的系统,描述其状态的玻尔兹曼因子会增大而不是减小。因此,没有一个完备的系统——包括电磁系统——能够达到负温度,这是因为能量状态不会达到最大,所以不会有负温度出现。但是,对于准均衡系统(如因自旋而导致不均衡的电磁场)这一理论并不适用,所以准均衡系统是可能达到负温度的。2013年1月3日,有物理学家声称首次制造出了高等自由态的负温度系统,该系统是由钾原子组成的量子气体。
相关
- 饥饿饥饿是动物的一种感受,产生的原因是肝的糖原水平下降到低于一个阈值。这种不快的感觉是在下丘脑产生,由肝和胃的感受器感应。一般人可以超过30天不进食而不至于死亡,但在缺水的
- Rb5s12,8,18,8,1蒸气压第一:403 kJ·mol−1 第二:2632.1 kJ·mol−1 第三:3859.4 kJ·mol−1 (主条目:铷的同位素铷是一种化学元素,符号为Rb,原子序数为37。铷是种质软、呈银白色的金
- 麦芽三糖麦芽三糖(Maltotriose)为一种三糖,由三个葡萄糖分子组成,并以 α-1,4 糖苷键相链接。果聚糖:菊粉 · 果聚糖β2→6甘露聚糖:低聚木糖:半乳聚糖:
- 塔罗糖塔罗糖(Talose)是一种己醛糖。可溶于水,微溶于醇类,存在于某些植物和细菌中,可由葡萄糖或甘露糖经化学反应制备。用于土壤细菌毒性基因的表达控制研究。果聚糖:菊粉 · 果聚糖β
- 塞萨洛尼基塞萨洛尼基(英语: Thessaloniki; 希腊语: Θεσσαλονίκη),又译作萨洛尼卡、塞萨洛尼卡、萨罗尼加,旧译作帖撒罗尼迦或忒萨洛尼卡(按古希腊语发音),是希腊第二大城市,也是
- 埃奥利群岛埃奥利群岛(意大利语:Isole Eolie,西西里语:Ìsuli Eoli),又名利帕里群岛(Lipari Islands)是位于西西里岛北侧第勒尼安海中的火山群岛,得名于半神半人的风神埃俄罗斯。埃奥利群岛在夏
- 伦敦帝国学院伦敦帝国学院(英语:Imperial College London),全称帝国科学、工程及医学院(Imperial College of Science, Technology and Medicine),中国教育部正式译名帝国理工学院,是一所位于英
- 肺腺癌肺腺癌(英语:lung adenocarcinoma)是肺癌的一种,属于非小细胞肺癌(英语:Non-small-cell lung carcinoma)。不同于鳞状细胞肺癌(英语:Squamous-cell carcinoma of the lung),肺腺癌较容
- 逻辑主义逻辑主义是数学哲学中的一门学派,其理论推测数学是逻辑的延伸,甚至认为一切的数学皆可视为逻辑的原型。创始者为戈特洛布·弗雷格,伯特兰·罗素和阿弗烈·诺夫·怀海德在理论理
- 海藻海藻泛指所有在海里生长的肉眼可见大小多细胞藻类生物。有时,亦包括一些其他近似,但不同种属的生物。藻类涵盖了原核生物、原生生物界和植物界。原核生物界中的藻类有蓝绿藻和