絕對零度,是熱力學的最低溫度,但只是理論上的下限值
理論上的最低溫度是絕對零度,也就是零下273.15攝氏度,或者0開爾文度。現在科學家在實驗室里實際能達到的最低溫度已經非常接近絕對零度了。
絕對零度,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),絕對零度就是開爾文溫度標(簡稱開氏溫度標,記為K)定義的零點。
0K約等於攝氏溫標零下273.15攝氏度,也就是0開氏度,在此溫度下,物體分子沒有動能和勢能,動勢能為0,故此時物體內能為0。
物質的溫度取決於其內原子、分子等粒子的動能。根據麥克斯韋-玻爾茲曼分布,粒子動能越大,物質溫度就越高。理論上,若粒子動能低到量子力學的最低點時,物質即達到絕對零度,不能再低。
然而,絕對零度是不可能達到的最低溫度,自然界的溫度只能無限逼近。如果到達,那麼一切事物都將達到運動的最低形式。
絕對零度是根據理想氣體所遵循的規律(即理想氣體狀態方程),用外推的方法得到的。用這樣的方法,當溫度降低到-273.15℃時,氣體的體積將減小到零。
如果從分子運動論的觀點出發,理想氣體分子的平均平動動能由溫度T確定,那麼也可以把絕對零度說成是「理想氣體分子停止運動時的溫度」。
以上兩種說法都只是一種理想的推理。事實上一切實際氣體在溫度接近-273.15℃時,將表現出明顯的量子特性,這時氣體早已變成液態或固態。
總之,氣體分子的運動已不再遵循經典物理的熱力學統計規律。通過大量實驗以及經過量子力學修正後的理論導出,在接近絕對零度的地方,分子的動能趨於一個固定值,這個極值被叫做零點能量。這說明絕對零度時,分子的能量並不為零,而是具有一個很小的數值。
原因是,全部粒子都處於能量可能有的最低的狀態,也就是全部粒子都處於基態。
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