是否可以存在低於絕對零度( 273 15 )的的物質?假設有,那低於絕對零度後分子在怎樣的運動狀態?

時間 2021-05-29 22:48:40

1樓:風行

分子運動,按照一般的理解,大概有三種特定的分子態運動,一種叫做布朗運動,是指分子在氣相或者液相態下,存在的一種隨機的熱運動,是線性的碰撞運動,雜論而無規則,但是其運動的平均的速率卻與其溫度相關。

另外一種分子運動廣泛存在於物質分子的三相態中,那就是分子的振動運動。

還有一種就是分子的轉動運動。

分子的這三種運動,都具有其特定的內能,這種內能最終通過分子物質的溫度和比熱容等形式被表達出來。

分子的這幾種運動形式和內能形式,可以通過熱傳遞影響其他分子或者物質的內運動和溫度。

所謂的絕對零度的概念,就是指,分子的所有的三種形式的運動都停止,而其內能也最終變為零態,這個就是絕對零度的定義。

我們的世界中,這種絕對零度的狀態,應當是是通過理論的推算獲得的,而實際上是不可能達到的,因為分子的熱運動不可能被停止。

現在人類通過氦壓縮製冷,最低可以獲得很低的溫度,可以達到小數點後數字的接近絕對零度的低溫,但是還沒有任何人獲得過絕對零度。

分子的這種熱運動,如果達到了絕對零度,僅僅只能說明分子態的熱運動停止了,卻不能由此說明分子內的原子內的運動的停止,原子內的運動停止,估計需要通過愛因斯坦相對論的光速情況下,才能獲得,這個時候,運動物參考係的時間停止,空間被壓縮成乙個平面。

2樓:大大後花

如果說按熱力學及統計物理的定義S=InW , W是相應的熱力學概率,在絕地零度時,w為1,s為零。在這個體系裡,w等於1已經是最小值了,所以不會出現負的熱力學概率。溫度T是從熵函式的偏導得到的,熵函式隨溫度變化趨勢是在趨於0k時切線與橫座標既溫度座標平行,當然熱力學能U也是這個趨勢且在趨於0k時與熵函式相切,這便是能斯特定律,是基於實驗的乙個假設,基於能斯特定律我們便能匯出熱力學第三定律---不能通過有限步驟通過可逆過程達到絕對零度。

至於負溫度,那是一些特殊條件下熱力學概率在溫度公升高時變小的情況,並不是低於絕對零度

3樓:

怎麼沒有?我記得kittel的統計力學裡邊就寫了廣義溫度t=kT,而1/t其實等於ln狀態函式(熵)對U(能量的偏導數),比如binary model裡邊,這個導數是可負的,所以T實際上可以小於0K。

只學過統計力學,熱學渣渣,平均動能是普物裡邊的概念,我早就拋棄了,僅從統計觀念來看理論上是存在的,主要是看實驗中是不是可觀測的也有明確的物理意義。

有個回答說負身高,我想了一下,這樣說吧,身高等於你腦袋的座標減去腳的座標的絕對值,絕對值是沒有負的,所以說身高是巨集觀的,可定義的,身高的定義域就是0-無窮。

而溫標從來沒有規定過一定是正數。

實際上這個問題沒有絲毫意義,古典溫標就是在扯淡,實際上我們直接拋棄開氏溫標,而用kT來代表新的溫度,這樣它的量綱就是能量量綱,這樣子就不存在問題了。

4樓:

在量子力學裡

當系統的狀態是離散的,能量最小的那個狀態叫做基態。溫度較高時粒子傾向於處於能量較高的態,溫度較低時粒子傾向於處於能量較低的態。當系統處於絕對零度時,粒子確定處於基態,能量不能再低了,所以並沒有比絕對零度更冷的態(這是結論)。

然而基態系統也是有動能的,也就是說在絕對零度系統也是有動能的,這個叫做零點能。

從上面的分析完全看不到是否能達到絕對零度,實際上絕對零度是達不到的,本質是因為熱力學第三定律。然而熱力學第三定律根零點能沒有關係。熱三的本質是系統只有唯一基態,因而熵為零

如有疑惑,請自行維基百科零點能和熱力學第三定律。

5樓:拼勃向上

有的,乙個教科書的例子是磁體。一般來說,兩個物體相遇,是高溫物體能量給低溫物體。然後溫度接近。

但是對於磁體,磁體磁化時周圍溫度上公升,那麼磁體的「溫度」就下降。這個過程在一定限度下會一直發生。也就是說磁體a與正常物體b接觸,b的溫度反常的上公升了。

理論上的解釋是磁體是負溫度的物質。負溫度和負溫度接觸,是絕對值高的負溫度絕對值變低,絕對值低的負溫度絕對值變高。類似於正常的溫度的映象。

但是,負溫度與正溫度物質接觸,並不是兩個溫度趨於0,而是兩個溫度同時跑向正負無窮!所以磁體磁化會放熱,因為磁體溫度變成負的,外界自然公升溫。

當然,磁化這個過程不會不斷繼續。因為分子是有量子效應的,也就是說,負溫度有上限。所以這個過程不會無限進行,物體也就不會無限加熱。

6樓:

有負溫度!二能級二粒子玻色子系統,高能級佔據概率p=exp(ΔE/kT)/(1+exp(ΔE/kT)),

T→+∞,p=1/2,即高低能態分別有乙個粒子; T→-0, p=1, 即兩個粒子佔據高能態,說明負溫度比正溫度更為「熾熱」!其實是定義溫標的問題,可以定義為-1/T,就沒問題了

7樓:

熱力學中,1/T=DS/DQ, 即封閉系統熵增與熱量增加的比值。

人工可以製備出在一些條件下DS/DQ<0的物質這種物質1/T<0,即T<0. 此處T為開爾文溫度。

但不能說這種物質「低於」絕對零度,實際上是增加Q會導致DS/DQ下降,故而下降到小於0時,1/T是先下降到0,然後再下降到小於0,即T先上公升到無窮大,在繼續增加熱量時T突然變為小於0。 因此負溫度應該是比無窮大還要再高的。

通過冷卻方式是達不到負溫度的。

8樓:Yui Yoshioka

沒有低於絕對零度的物質。開爾文溫標表示的是分子的平均動能。(理論上的)絕對零度下,分子運動完全被凍結,動能為 0,故而溫度為 0 K。

但是實際上,根據量子力學,分子存在零點能,即使在基態也存在量子漲落,故絕對零度不可能達到。

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