宇宙最低温度只有-273.15℃,为什么最高温度却达到1.4亿亿亿℃ 为何最高温度可达亿万?而最低温度只有负273.15?

www.zhiqu.org     时间: 2024-05-31

宇宙最高温度达到1.4亿亿亿摄℃,可是宇宙最低温度却只有-273.15℃,宇宙最低温度与宇宙最高温度相差极为悬殊,这到底是什么原因造成的呢?要想知道宇宙最高温度与最低温度相差巨大的原因,就需要了解温度的本质......



为什么宇宙最高温是1.4亿亿亿亿度,而最低温是-273.15度?~

温度是人类描述自然界中物质的物理性质的七大物理量之一,它描述的是大量粒子的热运动的剧烈程度,宏观上表现为物体的冷热程度。物质是由大量粒子构成的,温度本质上就是物质内部分子、原子等粒子的平均动能的体现,体系中的平均动能越高,温度也就越高。

在我们的认知中,最热无非就是恒星上。恒星就是一个大火球,以太阳为例,其表面的温度大约为5500摄氏度,其内部的核心温度为1500万摄氏度,而某些超大质量恒星内部的温度可以达到数10亿度。


实际上,宇宙中既存在温度下限,也存在温度上限。

温度的上限
宇宙中的最高温度是普朗克温度,它是138亿年前宇宙大爆炸开始后第1个普朗克时间内的宇宙温度。

普朗克时间,即5.4×10^-44秒,这是量子世界中的最小时间间隔,没有比这更短的时间了。大爆炸发生后的那一个普朗克时间内,宇宙的尺度几乎为0,宇宙中所有的质能都集中在这个微小的维度内,此时的温度和压力也是最高的,这个宇宙中曾经存在的最高温度理论上可达1.42×10^32摄氏度,即1.4亿亿亿亿摄氏度。


宇宙在大爆炸之前还是一个奇点,那时时空曲率无限大,密度无限大,因此有观点认为宇宙在那时的温度也是无限高。可在那种状态下,物质以什么状态存在,是否还具有粒子的形态,是否还能保持运动状态,这些我们都不清楚,这种状态下应该就不存在温度这个概念了。

温度的高低与粒子的热运动的剧烈程度有关,如果体系中粒子的平均动能无限大,是否意味着温度就能无限高呢?


如图所示,不同温度下粒子的运动速度不同,温度越高,运动越剧烈。

根据相对论,任何粒子的运动速度都不可能达到或者超过光速,只能无限接近于光速。当粒子的速度趋近于光速时,动能会趋于无限大,按理来说,温度也会趋于无限大。实际上,在此过程中,粒子的质量也会趋于无限大,当超过某个临界值时,便会坍缩成为黑洞。此时,物质陷入时空奇点内,也就没有温度概念了。这个临界值便是粒子的普朗克质量,它是粒子的康普顿波长等于其史瓦西半径时的质量。故而,这个宇宙中的理论最高温被称之为普朗克温度。

温度的下限
宇宙中的最低温度是指绝对零度,即零下273.15℃。

静止是相对的,不存在绝对的静止状态。物质是由粒子构成的,而这些粒子在永不停息的做无规则的热运动。微观粒子都具有不确定性,其位置和动量永远处于不断的变化之中,其平均动能永远不可能为0。这意味着,任何物质的温度都不可能达到绝对零度。绝对零度不可达,这便是热力学第三定律。


如图所示,在零下200多度的超低温状态下,导体将会表现出超导特性。

早在上世纪70年代,科学家便使用激光形成光阱,将粒子困在其中,限制其运动,这被称之为激光冷却技术。它能够在极小的空间范围内将物质的温度降到极其接近绝对零度的状态,但仍然无法达到绝对零度。在宇宙中,某些星云的温度就十分接近绝对零度。


此图为激光冷却技术原理示意图。

之所以会出现-273.15这个数值,与我们采用的温标有关。在日常生活中,我们以标准大气压下,冰水混合物的温度为0℃,水的沸点为100℃,正是这样才有那个-273.15℃。如果我们将绝对零度定义为温标的零点,那么宇宙中的最低温度将是0开尔文,也就不会出现负数了。这种温标被称之为热力学温标。


结语
简单来说,温度与基本粒子的运动快慢有关,下限就是粒子停止运动,上限就是粒子的运动极限。但不管是最高温,还是最低温,都只能存在于理论上。

不过,目前还没有实验能够使物质的温度降到绝对零度,正如还没有发现物质的运动速度能够超过真空中的光速,所以这个观点还是十分牢靠的。


相较之下,目前在实验室中所达到的最高温度是欧洲强子对撞中心粒子碰撞时所产生的温度,高达10万亿摄氏度,但与理论上限相差甚远。其实,永远不可能再现宇宙大爆炸那一刹那所存在的历史最高温了,除非再来一次宇宙大爆炸。

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宇宙的最高温度可以说是没有上限的,几千度几千万度都有可能,但是最低温度却是有下限的,因为最低温度就是绝对零度,零下273.15度,无论你使用任何降温的手段,都不可能比这个温度更低了。
宇宙的最高温度是没有上限的,虽然是这么说,但是理论上来说它是有一个县直的,你超过了这个限制在往上面就没有意义了,比如说世间大部分的物体在5000度都会完全融化,那超过5000度之后的度量,对于我们现在的探索来说就没有什么用,因为任何物体都承受不住,就像一个人他在高空从1千米的地方掉下来和从10千米的地方掉下来,没有任何的区别,因为摔到地上都会死,温度高到一定程度,任何物体都承受不了,再高多少对我们来说也没有太大的用。
宇宙的最低温度之所以是有无限制的,就是因为最低温度就是所有的分子粒子的活跃状态,全部处于静止的状态,就像我们去跑步,我们可以说自己的速度是10. 千米每小时也可以说是20 30,你要是跑得更快,你可能能跑得很快很快,但是无论如何你的最低速度就是0,你不可能跑出一个比0还低的速度,因为你站在那不动就已经是一个完全最低的速度限值了,温度也是这样温度就是这个物体内所有的分子粒子完全不运动,保持静止的状态。
宇宙的温度对于我们日常生活的影响其实是非常有限的,我们活动的范围也就是在零下30度到零上50度,基本上不会超过这个范围,因为在没有任何保护措施的情况下,低于这个温度或者高于这个温度都是人体所承受不了的,我们的身体接受不了,我们自然不会去这样的环境,地球的地表只要是人类现在大规模活动的地区,温度都不会过高或过低。


#应通油# 为什么宇宙的极限低温是零下273.15摄氏度? -
(13289822102): 这是因为物体的温度实际上就是原子在物体内部的运动.当我们感到一个物体比较热的时候,就意味着它的原子在快速运动:当我们感到一个物体比较冷的时候,则意味着其内部的原子运动速度较慢.我们的身体是通过热或冷来感觉这种运动的...

#应通油# 宇宙中最低温度为什么是零下273摄氏度,而不是零下274摄氏度? -
(13289822102): 绝对零度是热力学的最低温度,但此为仅存于理论的下限值.热力学温标的单位是开尔文(K),绝对零度就是开尔文温度标定义的零点.0K等于摄氏温标零下273.15度.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,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能.满意请采纳

#应通油# 温度低理论值只能到零下273,而高温据说太阳温度可以达到上万,为什呢冷热会差那么多,这是不是代表超 -
(13289822102): 温度其实反映的是粒子的平均速度,粒子的速度无限可以接近零,但不会到零,因此温度会有一个下限,也就是绝对零度-273K,这个温度实际上是到不了的,宇宙空间虽然寒冷,但也有几K的温度,但上限是不存在的,只要能量充足,可以高到上千万度,甚至在大爆炸起始高达万亿亿度.

#应通油# 为什么绝对零度是 - 273.15℃? -
(13289822102): 宇宙中完全没有能量状态下的最低温度-273.15℃,不能再低 没有最高温度,能量可以无限的集中,温度可以无限的高 当温度大约接近最低温度的时候鸡蛋从空中掉下而不会破裂是有条件的,当速度够高,掉下厚动能转化为热能就无法保持低温,原子就会活动自然就会破裂 当温度接近绝对零度特殊的现象最普遍的就是出现超导超固现象

#应通油# 最低最高温度?为什么宇宙间温度可以达到很高很高,几亿几十亿度,而
(13289822102): 物体的温度实际上就是物体内部热运动剧烈程度的一种量度.因为物体热运动的极限速度是光速,所以,温度可以是近乎无限升高的.绝对零度时,物体内部的热运动停止.由于没有比0更小的速度,所以绝对零度就成为了温度的下限.

#应通油# 科学上有最低温度绝对零度,但是有没有最高温度呢 - 作业帮
(13289822102):[答案] 绝对零度只是理论温度,-273.15℃!在现实生活中是达不到的,最高的温度可能就是太阳中心的温度了吧,C大约表面温度:5770开 中心温度:大 约1500万开 日冕层温度:5 * 200开

#应通油# 为什么说 - 273.15摄氏度是绝对零度? -
(13289822102): 我们测量温度有三种方法,第一种用摄氏度来记录,第二种用开氏度来记录,第三种用华氏度来记录.摄氏度与华氏度一般用于日常生活中,而开氏度用于科学研究中.绝对零度就是0K,K是开氏度的单位,0K折合成摄氏度,就是-273.15摄氏度.科学家已经证实,绝对零度不可能达到,我们只能接近绝对零度.为什么这样说呢?因为我们区分冷与热是靠热量的大小区别的,热量大就热,热量少就冷.但一个物体,它的热量总有限,不可能从这个物体无限地吸取热量,当这个物体丧失了所有热量时,就达到了绝对零度,当然这是不可能的.参考一下这个:http://wenwen.sogou.com/z/q857749404.htm.

#应通油# 宇宙中是否存在着最高温度,为什么? -
(13289822102): 宇宙大爆炸时产生的高温

#应通油# 宇宙中最低温度是几度?最高的呢? - 作业帮
(13289822102):[答案] 当完全没有能量,也就是完全没有热量,那其温度就是摄氏零下273.15度,也就是绝对零度,不能更低. 但是没有最高的温度

#应通油# 宇宙中最低的温度是多少度? -
(13289822102): 理论上的宇宙最低温度是—273.15℃,即绝对零度.温度从微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度,分子热运动越剧烈,温度越高,而当所有的原子和分子热量运动都停止时,则达到最低温度—273.15℃.