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  • 1 # 使用者4226458628992

      我們每個人都有溫度的概念,知道熱的東西溫度高,冷的東西溫度低。但除此之外,溫度還能告訴我們什麼呢?

      實際上,當我們感到物體熱時,其內部的原子隨機運動較快;而感到冷的,這種運動的速度則較慢。我們的身體將這種無序運動的快慢變成了熱與冷的感覺,而溫度計則用數值的高低表示這種運動的快慢。

      所以,當我們加熱物體時,實際上就是使物體中的原子運動得更快。對固體而言,原子的這種隨機運動就表現為一種往復的振動,而對氣體而言,原子的表現很像小球,向四處飛行。這些原子不斷地與周圍的其他原子發生碰撞,所以有的飛得快,有的飛得慢。那麼溫度是否會因此而不斷變化,忽高忽低呢?不會的。因為對一群原子而言,每個原子的運動速度是在一個範圍內變化的,但它們的平均速度卻是一定的。如果一個原子變慢,就一定有另一個原子的速度增加。所以,溫度實際上描述了一個由許多原子組成的整體的平均速度。與一般人不同的是,物理學家更願意用一種與我們日常所用的攝氏溫度不同的溫度標度,這就是所謂的絕對溫度,單位為開(K)。絕對溫度1度的大小與攝氏溫度是一樣的,不同之處只是在零點的選取上。

      假如你不斷降低一個盒子中的氣體原子的溫度,那麼這些原子最終將停止下來不再運動。這就是原子所能達到的最低溫度極限,我們稱之為絕對零度(0k)。如果同一時刻有絕對溫度和攝氏溫度的溫度計,那麼與絕對零度對應的攝氏溫度就是零下273.15度(273.1℃)。

      在世界上是否存在溫度是絕對零度的地方呢?實際上,外太空應該是自然界中最冷的地方了,但那裡的溫度也有3k,也就是比絕對零度高3度。這是曾經發生過創造世間萬物大爆炸的強有力的證據(當前流行的看法認為背景幅射起源於熱宇宙早期,3k微波背景幅射的實測結果與理論預期大體相符)。而人類在製冷方面比大自然做得更好。科學家幾乎在一個世紀以前就可以製造出能夠將物體的溫度降低3k的製冷系統了,後來一個大的躍進把溫度降低到千分之一開(10-3)。而康奈爾、維曼等人則將很少量樣品的溫度降到了十億分之一開(10-9),這標誌著人類在製冷技術上又向前邁出了一步。

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