溫度的概念在生活中十分常用,比如水溫、體溫、氣溫。通過溫度的高低,我們可以知道物體有多熱。但溫度的本質究竟是什麼呢?溫度究竟是如何產生的呢?
物體都有溫度,因為物體本身具有熱能,而物體的熱能則是來自于微觀粒子的熱運動。由此可見,溫度在本質上反映的是粒子做無規則熱運動的劇烈程度。
巨觀物體中包含著大量的微觀粒子,例如,一個人估計由10^27(1000億億億)個原子組成,這些微觀粒子的熱運動越劇烈,更多地發生碰撞或者其他相互作用,巨觀物體表現出的溫度就會越高,反之亦然。
不過,溫度并非絕對的概念,我們無法直接說一個物體的溫度是多高,需要設定一個參考標準。在生活中,我們最常用的攝氏溫標以水的冰點作為0 ℃,以水的沸點作為100 ℃(都在一大標準大氣壓下),中間分100等份,基于此就能用于表示物體的溫度。
最低溫度是多少?
如上所述,溫度表征的是粒子熱運動劇烈程度,如果粒子完全靜止,沒有熱運動,此時就會達到最低溫度。在熱力學中,最低溫度被稱為絕對零度,定義為0 K,這相當于-273.15 ℃。
然而,量子力學的不確定性原理表明,粒子的位置和速度不可能同時被精確測量出來,這就意味著粒子不能絕對靜止。而相對論也表明,宇宙中不存在絕對靜止的參照系,所以絕對靜止的粒子不存在。
因此,絕對零度是無法達到的最低溫度極限。
這就要用到查理定律或蓋-呂薩克定律。以蓋-呂薩克定律為例,對于理想氣體,如果氣壓恒定,那麼,體積與溫度之比就是一個恒定的常數。通過測定多組理想氣體的體積-溫度數據,就能擬合出一條直線,再進行外推就能算出絕對零度。
代表者: 土屋千冬
郵便番号:114-0001
住所:東京都北区東十条3丁目16番4号
資本金:2,000,000円
設立日:2023年03月07日