絕對零度是因為實驗室無法實現,還是自然界原則上也無法達到?

時間 2021-05-06 13:08:49

1樓:桌上的巧克力

最近在複習製冷突然想起了這個問題,當時老師用了很簡單的一句話來解釋絕對零度不可達:因為沒有更低溫度(即絕對零度以下)的製冷劑來冷卻,因此絕對零度不可達。

2樓:且笑天下江山如畫

絕對零度是一種理想狀態

在實驗室只呢無限逼近於這一溫度

在自然法則上也是如此

類似的人類用任何工具畫的圓其實都是不圓的

但我們可以無限逼近於圓

在肉眼看來就是真正的圓

3樓:紫氣東來

0K在現有條件下實驗室無法實現,但將來也許可以。自然原則上有正溫度就有零度,就有負溫度,只是我們有限世界裡沒有負溫度,或者說我們感知不到,(就如同我們世界的時間只有單向),因為無論何種測量測的都是巨集觀溫度,從微觀上,在原子核和電子之間的空隙就是乙個0K的環境。

4樓:不會數學的小滑稽

絕對零度 下分子熱運動的動能期望 ,如果整個溫度場 ,那麼 ,此時粒子只有量子漲落賦予的自由度,整個時空的熵 ,宇宙就死了。

所以,當 時,一切都沒了,由於 ,這代表了整個時空的能量將全部被轉化,也就是所謂的「熱寂」。

不過,這種情況有沒有還不好說,說不定未來會有轉機,不過就算是這樣,真正的熱寂也要很久很久以後才會到來,和我們沒有多大關係。

5樓:大輪明王鳩摩智

實驗室無法達到,自然界可以,等到宇宙膨脹停止,熱寂之後就可以。海森伯測不准原理說的是我們不能同時知道乙個粒子的位置和動量,如果粒子停止震動,那麼我們就可以同時知道了,所以粒子不能停止震動,由於開氏溫度標誌的是物體內分子熱運動的劇烈程度,所以實質上在0開也就是絕對零度時粒子停止震動,這違背海森伯測不准原理,所以無法實現。

6樓:陳雪明

傳統理論認為,電子繞核運動,之所以不會被原子核吸引落到原子核上,是由於電子的運動能使電子保持在繞核軌道上。

絕對零度下原子的一切運動停止,推斷得出結論:

絕對零度下,電子繞核運動停止,電子受原子核吸引到原子核上。

以此推斷:原子的溫度越低,電子繞核運動速度越慢,原子的溫度越趨近於0K,電子繞核運動的距離越近。

繼續推斷:原子溫度接近0K時,電子運動與核的距離接近於0。

得出結論:當原子溫度接近0K時,原子的尺寸接近原子核的尺寸。

大家看一看我的結論錯不錯?

我的推斷有沒有問題?

7樓:

我就從量子力學的角度來看待這一問題。

根據量子力學的不確定原理,粒子無法同時確定位置和動量,絕對零度違反了這一原理,因為絕對零度意味著粒子絕對靜止。

可能很多同學以為測不准原理是實驗技術問題,但是海森堡不確定原理不是實驗儀器不精準導致的。舉個例子,通過不確定原理計算出的H原子的電子軌道半徑與實際情況非常吻合。

8樓:aurora

(乙個理解,不一定正確)絕對零度之所以存在是因為溫度的計量問題。事實上溫度資料和「溫度」並非線性,比率也沒有實際意義。「絕對零度」和「無窮低的溫度」是同乙個概念。

正如「無窮大的溫度」無法達到一樣,「絕對零度」也無法達到。

所以「為什麼溫度可以無窮大,卻不能無窮小」這個問法不太準確。上面的「溫度」是指「溫度的測量資料」,但「溫度」是可以無窮大也可以無窮小的。

但是樓主好像把自己繞進了坑里,這樣就要詳細定義一下樓主所說的「溫度」是什麼東西了。但是這又在樓主能力範圍之外。所以就看作是乙個文科生的瞎逼逼好叻。

9樓:wzd

只能不斷靠近,不可能達到,不然有動能的物質不可能封閉絕對無動能的"物質",有動能就要傳遞,不會傳遞,就沒動能,那所有一切都靜止了,包括你自己,那你怎麼知道有沒有K=0呢!

10樓:雨林

從巨集觀角度來看,我們有理想氣體狀態方程,即pV=nRT。

絕對零度即T=0,那麼等式左邊也是0,即p或者V為零;如果V=0或者p=0,那就意味著氣體沒有了體積或者壓強,那是不可能的,所以達不到絕對零度

從微觀角度來看,溫度就是微觀粒子的運動程度,溫度越高,粒子的運動越劇烈,溫度越低,粒子的運動越小,到達絕對零度的時候,粒子就完全靜止

但是根據不確定性原理,微觀粒子的動量和位置不能都等於零,所以粒子完全靜止也是不可能的

11樓:枕水

如果微觀粒子都靜止就是絕對零度。

問題是根據哥本哈根解釋,量子的位置和動量無法同時確定。

也就是說,如果你讓量子靜止,也就意味著位置確定,那麼你就無法讓它動量確定為0,更何況一些微觀粒子是沒有靜止質量的。

12樓:jing liu

我這麼理解的:

1.因為溫度是物質運動產生的,所以絕對零度=物質完全不運動2.光也是一種物質(光子),所以在絕對零度中光速=03.

因為光速最快,所以在絕對零度中其他所有物質的速度全部=0(沒有負速度)

4.由此可見在絕對零度中所有物質的速度全部等於光速,所以所有物質質量全部無限大,所以...boom

13樓:情文墨殘

根據熱力學第三定律,不可能通過有限個過程達到絕對零度,也就是說絕對零度無法達到。

絕對零度下粒子也不是就靜止不動,根據海森堡測不准原理,不存在同時確定位置和速度的粒子,位置和速度不確定度的乘積有乙個極限小值,所以即使能達到絕對零度,仍然存在零點振動。

14樓:楊曉堃

如果非要考慮及其極限的情況的話,在黑洞視界附近,會由量子漲落產生虛粒子,並生產負能量。這時候虛粒子進入黑洞視界,就會導致那個區域的負能量沒有人填補,使得那裡的平均能量比真空還低,在這一段時間,(10的不知道負多少秒)可以說那個小的不知道有多小的區域溫度低於絕對零度。之後,空間會從黑洞中吸回能量。

一切像什麼也沒發生過一樣。

15樓:章魚喵

只回答為什麼我們認為絕對零度不能達到。blockquote 是高階,可略過。

這其實是非常重要的問題,換成比較學術的說法就是

熱力學第三定律又是講的什麼事情呢?為什麼我們有個熱力學第三定律?

熱力學第三定律說絕對零度不能通過有限的步驟達到。這樣說話簡直跟神一樣有沒有。別問為什麼,別說什麼意義,只需要記住就行了!

而實際上,比較容易接受的一種說法是這樣的:絕對零度的時候熵為零。說人話的話,是這樣的:

體系的混亂程度在絕對零度的時候是最小的

這樣就好理解多了,比如一堆氮氣分子,室溫的時候,分子運動好劇烈啊,是氣體狀態,有孔就鑽,那可是一團遭。降低溫度之後變成液體了,分子運動不是那麼劇烈了,限制在了一定的範圍內,顯得不是那麼混亂了。

呃,其實上面這個例子的描述不準確啊。熵跟體積有關的……氣體和液體狀態的熵計算也完全不同的……

好,關鍵在這裡:如果你認同上面這種說法,我們就可以證明給你看,體系的混亂程度在絕對零度的時候最小,跟絕對零度不能達到是等價的。

我吹牛,這個得用公式,就不證明了。大致的思路是,先說明體系的混亂程度在絕對零度的時候最小,意味著在絕對零度的時候,可以用來做成做功機器的兩個過程變得完全相同,既然重合,那麼越接近零度,用來降低溫度的機器的效率就越低,總之無窮無盡,卻怎麼也辦法達到絕對零度。

具體過程是見我文末的參考文獻的書中的 P230-233 頁的證明。

這段我省掉了 Nernst 定理。這個定理很重要,只是我不知道該如何科普。所以換了熵來講。

必要的跑題,熟悉的可以不看:)

熱力學第一定律告訴我們能量守恆,第二定律告訴我們有個很厲害的狀態函式叫做熵(特厲害,單單用熵是乙個只跟狀態相關的函式就可以解決很多很多問題)。那麼為什麼我們會有這兩個定律呢?

第一定律,大家都知道是經驗得來的,大家總結了很多很多現象,然後總結出能量是守恆的。然後大家有覺得玻璃杯可能自己碎掉,卻從沒有見到碎掉的玻璃杯自己重新組裝起來的,所以一定有個定律限制了事物的發展方向,這是第二定律的想法,這樣順便有個表示混亂度的熵也提出來了。

第一定律和第二定律從熱機的角度看最簡單了,不過可能很多人不知道熱機這東西。其實也不需要知道這是什麼東西,就知道下面的定義就好了。這個機器有個工作效率叫做熱機的效率,被定義成

\[ \eta = \frac \] 其中 \(Q\) 是熱機吸收的熱量,而 \(W\) 是熱機對外做的功。

這樣,第一定律其實是說,我們是不可能讓熱機的效率大於 1 的,為什麼呢?因為如果熱機的效率大於 1 ,那麼也就說,熱機可能是吸收了 10J 的能量,但是卻對外做了 100J 的功。那熱機憑空變出來 90J 的能量麼?

而這個效率能不能等於 1 呢?答案是不能。效率為 1 其實是說,我們的機器吸收了 10J 的熱量,對外做了 10J 的功。

即使對乙個最理想的熱機,這也意味著只吸收熱量卻沒有放出熱量的過程就回到開始的狀態。這樣就有一台機器,可以把吸收來的熱量全部用來對外做功。我們知道功可以全部轉換成熱的,摩擦生熱嘛。

這樣我們可以把摩擦生的熱全部收集起來,做功,讓整個世界回覆成做功前的狀態。咦?這樣就沒有世界演化的方向性了,碎掉的玻璃杯可以自動重新組成乙個完整的玻璃杯了。

見所未見。故排除掉這個情況。這就是第二定律了。

跑題完

其實熱力學第三定律是個外推的經驗。就是上面講的體系的混亂程度在絕對零度的時候是最小的。我們沒有在絕對零度做過實驗,但是我們可以做一系列實驗來外推。

實際上熱三律是有著很深的量子的根基的,在接近絕對零度的時候,熱運動什麼的已經可以忽略了,量子效應顯著,需要用量子統計來解釋現象的。這個時候談粒子完全靜止什麼的,一般應該講成沒有了熱激發。

-----

本文主要參考 R. K. Su 的《統計物理學》這本書。

In short,

相關問題:為什麼溫度不能無限下降?另外,溫度能無限上公升嗎?

16樓:龔博致

溫度是內能的描述,而內能是描述粒子運動時的動能。

絕對零度指的是,粒子絕對靜止,不運動。

從現有的理論來說,絕對零度在宇宙中是不存在的,因為「運動是絕對的,靜止是相對的」

17樓:荊晶

絕對零度是乙個理論溫度,在這個溫度下所有的物質包括原子內部的活動都將停止,沒有原子的活動就不可能有能量和熱量,也就不會存在溫度的概念,所以這種狀態本身是不可能存在的,現實中只能趨近於絕對零度但是不可能達到。

為什麼絕對零度無法超越?

吳牛喘月 這個事情得從蓋.呂薩克定律說起。還有印象嗎?就是V1 T1 V2 T2。還是解釋一下吧,定律的意思就是氣體的體積和溫度的比值是乙個定值 溫度越低氣體的體積越小,為什麼啊?因為氣體分子之間有空隙啊,可要是氣體分子乙個挨乙個,空隙都擠壓沒了怎麼辦啊,那就不能再壓縮了,這就意味著氣體體積達到了最...

絕對零度是什麼概念

七秒亡魚 對於乙個物體,分子熱運動的速度越快,它的溫度就越高,當分子停止運動時,這個物體的溫度就是絕對零度,因為不可能有比靜止更慢的速度,所以絕對零度是理論上溫度的最低值。 魯藝坊花架 絕對零度 absolute zero 是熱力學的最低溫度,但只是理論上的下限值。熱力學溫標的單位是開爾文 K 絕對...

有絕對零度為什麼沒有「絕對熱度」?

李約克 take it easy.舉個例子,光,它熱嗎?那怎麼搞,它才能熱?熱是混沌的不規則運動 很不嚴謹 彼此間能進行相互作用,然後變得更混沌但巨集觀來看這種運動叫溫度。那光速運動的物體怎樣進行相互作用以達到 混沌 呢?到這裡我就不知道了。才疏學淺,告辭。 Dr.張狒狒 相對論不只是假設了物體的運...