00366立方米,也就是1.00732立方米,接下來也是這樣累加,比如說溫度提升到100℃的時候,這團氣體的體積就增加到了1.366立方米。
1802年,英國物理學家蓋-呂薩克(Gay-Lussac)據此提出了「查爾斯定律 」(也稱「蓋-呂薩克定律」),該定律指出,在恒定壓力下,理想氣體的體積與其溫度成正比,而雅克·查爾斯測量出的「273分之1」,則被當作壓力不變時氣體的體積膨脹系數。
(蓋-呂薩克)
到了19世紀中葉,人類的測量技術得到了較大的進步,科學家在實驗室中將這個膨脹系數精度提升到了273.15分之1。
想象一下,既然在恒定壓力下,一團氣體的溫度每升高1℃,其體積的增加量總是其在0℃時體積的273.
簡單計算后就可以得出,對于一團初始溫度為0℃的氣體來講,當溫度降低至-273.15℃的時候,這團氣體的體積就為零(前提是壓力是恒定的)。顯而易見的是,一團體積為零的氣體是不可能存在的,而這也就意味著,-273.15℃是不可能達到的。
由此可見,-273.15℃這個有零有整的溫度值的特殊意義就在于,它是科學家通過理論和實驗計算出來的宇宙溫度在理論上的下限值。
(開爾文勛爵)
1848年,被譽為「熱力學之父」開爾文勛爵在其論文《關于一種絕對溫標》中,提出了一種與測溫物質的屬性無關的純理論上的溫標,將這種「絕對溫標」
是的,這種溫標也就是后來的熱力學溫標,其單位為K(開爾文),根據定義,1K的溫度變化與1℃相等,只是兩者的計算起點不同而已,兩者可以簡單地用「K = ℃ + 273.15」來進行換算,比如說1℃,就相當于274.15K。
在接下來的時間里,隨著科學的進步,人們也清楚了宇宙中溫度的本質,其實就是物體內部微觀粒子熱運動的激烈程度,所以「絕對零度」
對應的溫度當然就是「物體內部微觀粒子的熱運動的激烈程度為零」。
用大白話講就是,如果一個物體內部所有的微觀粒子都完全靜止不動了,那麼這個物體的溫度就是「絕對零度」,也就是-273.15℃。顯而易見的是,這樣的情況并不會發生,因為在我們所在的宇宙中,根本就找不到完全靜止不動的微觀粒子。
另一方面來講,根據量子力學中的「不確定性原理」,宇宙中基本粒子的位置和動量不可能同時精確地確定,而假如一個物體真的達到了-273.15℃,就意味著基本粒子的位置和動量可以同時精確地確定,這就違反了量子力學,所以這個溫度也是不可能達到的。
綜上所述,-273.15℃其實是科學家們根據宇宙中的實際情況定義出的溫度下限值,而這就是宇宙最低溫度被限制為-273.15℃的原因,從理論上來講,宇宙中任何物質的溫度最多也就只能無限地接近這個溫度,卻不可能達到或者低于這個溫度。
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