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  • 1 # 瀟軒

    這個問題雖然有點走極端,但答案是很清晰的,你需要知道一些基本的物理學常數,比如玻爾茲曼常數K,以及光速C,還有就是你說的分子的質量。具體計算過程請看下圖:

    所以,我們可以看到,當一個靜止質量為M的分子,接近光速運動的時候。這個分子氣體的溫度是非常高的,估計的估算就看我上面的圖片就可以了。

    我們的老百姓不知道在物理學中,溫度與能量其實是等價的。所以在高能物理中,物理學家一般說能量,而很少說溫度。比如歐洲的大型強子對撞機,其能量是7TeV,這個能量到底是多少溫度,你只要知道一個電子伏特大概是10000攝氏度,那麼7TeV對應的溫度就非常高了,大概是70000000000000000攝氏度。這樣的溫度寫起來很不方便,所以物理學家一般用能量來代替溫度。

  • 2 # 物理思維

    根據分子運動論,分子做無規則熱運動的動能大致等於kT,這裡k是玻爾茲曼常數,而T是溫度。通俗的說就是分子運動的越劇烈,溫度就越高。

    同時需要強調的是,在熱力學平衡態,對系統處於某個特定溫度的狀態,氣體分子運動的速度是個分佈,大致可以寫成這個樣子:

    這其實就是玻爾茲曼分佈,

    並且這裡沒有考慮狹義相對論,所以氣體分子的動能K被寫為(1/2)mv^2的形式,我們發現在這個形式下,對氣體分子運動的速度沒有限制,原則上說v趨於無窮的機率也是存在的,只是很小很小而已。

    300K時,不同惰性氣體分子的速率分佈,可見分子質量越小,運動的速度越快。

    假設氣體處於常溫,比如300開爾文,我們可以對一罐氣體,比如1摩爾,做運算,計算結果顯示,運動速度很快的氣體分子機率很小,小到1摩爾氣體分子裡只有遠遠小於1個分子會以很大速度運動。

    公式左側其實就是氣體分子的動能,但如果氣體分子運動的很快,趨於光速,我們還需要考慮狹義相對論對動能的修正。

    根據狹義相對論,動能應該等於總能量減靜能量:

    由上式可見,當分子運動速度v趨於光速c時,氣體分子的動能是發散的,或趨於無窮的,換句話說溫度T此時應該也趨於無窮。

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