首先,我們得搞清楚溫度的本質(zhì)是什么。
關(guān)于溫度最本質(zhì)的定義來源于熱力學第零定律——如果兩個熱力學系統(tǒng)中的每一個都與第三個熱力學系統(tǒng)處于熱平衡(溫度相同),則它們彼此也必定處于熱平衡。它告訴我們一切互為熱平衡的系統(tǒng)具有一個數(shù)值上相等的共同的宏觀性質(zhì)——溫度,而這個值是由無數(shù)微觀的粒子--分子、原子永不停歇的運動散發(fā)熱量而形成的宏觀上的統(tǒng)計學平均值。根據(jù)麥克斯韋-玻爾茲曼分布,粒子動能越大,物質(zhì)溫度就越高。
那我們再來看看絕對零度的時候會發(fā)生什么情況,為什么絕對零度會成為溫度的極限呢?在絕對零度的時候,攝氏溫標零下273.15攝氏度,也是0開氏度,在此溫度下,物體分子沒有動能,動勢能為0,故此時物體內(nèi)能為0。這個時候,原子,分子,電子一切一切微觀的微粒都處于靜止狀態(tài),在這樣的非常溫度下,物質(zhì)呈現(xiàn)的既不是液體狀態(tài),也不是固體狀態(tài),更不是氣體狀態(tài),而是變成“超原子”,它表現(xiàn)為一個一個的單一的實體,原子與原子之間,分子與分子之間沒有任何的聯(lián)系。
所以這個已經(jīng)是溫度理論上的極限了,不可能有更低的溫度了,因為在這個狀態(tài)中,一切歸于虛無??墒抢碚撋希^對零度的狀態(tài)是不可能達到的。熱力學第三定律就告訴我們,絕對零度不能到達。這個結(jié)論可以有許多的解釋,這里我提供一個量子力學的解釋:如果達到絕對零度, 粒子運動速度為零處于靜止狀態(tài),這就違反我們生活著的宇宙所具有的一個基本物理定律——海森堡測不準原理(我們不能同時確定粒子的位置和速度)。 因而我們可以在理論上得出結(jié)論,絕對零度是不可以達到的。
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