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1 # 雲天32
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2 # 語境思維
很好的問題。以利於對熱力學第一定律的深刻理解。溫馨提示:解釋物理疑難問題,只能依據並正確運用久經考驗的物理解析式,而不是靠小聰明、雄邏輯、想當然、莫須有。
基本粒子,不可假設有絕對零度。費米子旋轉定理:亞原子或費米子,諸如中微子、電子、質子、中子,既在光速自旋,又在無序的低速震盪。自旋與震盪之間是互為因果的。
玻色子旋轉定理:場量子或玻色子,諸如引力子、光量子、介子、膠子,既在光速自旋,又在無序的光速震盪。自旋與震盪之間是互為因果的。
基本粒子旋轉定理:費米子與玻色子的光速自旋與無序震盪之間總是相輔相成與互為因果。
回答本題:電子屬於基本粒子,其無序震盪的速度不可能為零,即:電子不存在絕對零度。
大型粒子,可假設有絕對零度。諸如分子、原子、原子核等大粒子,既在低速自旋,也在低速震盪。當大粒子震盪速度逼近零時,對應的溫度叫絕對溫度。
例如:鐳射製冷可使氫原子雲的平均速度降到為1毫米/秒,此時的溫度為:T=mv²/3k =0.04nK。幾乎就是絕對零度。
好了,本答stop here。請關注物理新視野,共同切磋物理邏輯與中英雙語的疑難問題。
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3 # 徒勞無功著
這個問題真要好好回答的話,可以寫一篇論文了。以自己的微薄水平,也來班門弄斧地簡單回答一下吧,根據PV=nRT,可以得出,當溫度為0時,物質將變成無態,那什麼意思呢?就是不存在的意思,所以,絕對溫度是沒有辦法達到的,只能無限接近卻不可到達!如果真的到達,一切宏觀的物質形態就會發生突變,就是變得什麼都沒有了,那還談什麼電子、質子、原子核什麼的了,當然這是理論推導,對不對?我不知道。我比較好奇的是另一個問題,就是超導現象,按道理,隨著溫度的下降,原子的動能(內外動能)和勢能都會降低,電子的運動能力和運動速率也都會降低,那為什麼會出現電阻消失呢?BCS的理論解釋還是不大好理解,自己空想了一下,或許超導的時候,根本就不像非超導時出現的電子定向移動那樣,會不會是電子根本就不動,而是能量直接流動,這樣就很好地理解了為什麼沒有電阻的存在了!但這樣講又有悖經典電學理論,瞎想而已!為什麼要講這個呢?就是因為如果這個猜想成立的話,反過來就可以推出,當溫度達到絕對零度時,就什麼都不能動了,那就意味著原子核和電子融合在一起了,那是什麼樣的一種物質形態,目前只有一個解釋:無態!哈哈哈……感覺好繞,好搞笑的感覺!就當是胡說八道吧!
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4 # 物理思維
熱力學研究的不是一個運動,比如給定振幅彈簧的運動。熱力學研究的是給定宏觀條件下各種各樣可能的運動,比如給定P,V的一罐氣體,它對應的分子運動多種多樣。
這些運動在一起構成一個集合(物理上叫系綜)應當滿足特定的統計分佈,比如說玻爾茲曼定律:
玻爾茲曼定律是統計物理中很基礎的一個物理原理。說的是物理系統處在能量為E狀態的機率正比於e指數-E/kT,這裡k是玻爾茲曼因子。所有這些用T表徵的系綜相互之間處於熱平衡,換句話說就是溫度為T的物理系統之間沒有熱交換。
所謂絕對零度(T=0),就是系綜中物理系統全部可能的狀態都集中在能量最低的狀態。
物理學中的“能量最低原理”,能量的最小點或極小點都是有可能穩定存在的態。假設我們考慮一個經典的彈簧,對經典的彈簧而言,能量的取值是從0到無窮大連續取值的。零溫的時候,對應的就是E=0,或振幅為0的情形。
但對量子力學來說,由於存在“位置-動量”不確定關係,彈簧能量的取值是量子化的,並且最低能量不是0。
換句話說,即便在絕對零度的時候,彈簧振子全部處於能量最低的態,這個態對應的能量依舊大於零,相應地彈簧仍然在振動。
以上道理對原子中電子的運動也適用,絕對零度意味著我們只需要考慮原子的基態,以氫原子為例,
由於不確定關係,氫原子中的電子不可能停在原子核上不運動,它必須在基態半徑a附近運動,這導致氫原子的基態是E(a)=-13.6eV。
對於多電子原子而言,由於泡利不相容原理的存在,多電子原子的基態對應的是電子由低到高逐漸填滿1s,2s,2p等能級。電子們顯然也不會停在原子核上不動。因此,在絕對零度的時候,電子也依然會圍繞原子核“運轉”。“運轉”這個詞有很強的經典物理學意味,這裡必須加引號,因為以上推理是在量子力學框架下進行的。
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5 # 海門老馮
在宇宙空間的任何環境中,因多多少少存在著基本粒子(電子)運動。所以,絕對零度是不存在的。
在接近絕對零度時,電子是否還在繼續繞原子核旋轉,取決於三個方面的自然條件。
一是基本粒子構成原子及其能夠發生化學反應,必須存在一個質子與一個電子的電荷力相等的天然條件。這是物質世界上的一個基礎性前提條件。假如沒有這兩種電荷存在,物質也就不能構成原子,更沒有電子繞核旋轉一事。
二是原子周圍環境中必須存在運動電子。事實上,在原子周圍環境中存在著大量的運動電子,隨時可為原子核提供核外電子數量的增減變化便利。假如原子周圍環境中沒有高速運動的電子。那麼,原子的核外電子就會越來越少,即只有從原子逃離出去的電子,而沒有被原子吸收進來的電子。這樣原子就不能擁有核外電子。電子繞核旋轉也就無從談起。
三是環境溫度高低必須符合原子電荷對核外電子的有效控制。比如,當環境溫度升高到一定程度時,原子核對核外電子的作用距離就會發生相應調整。因為原子核受到環境能量作用。即電子撞擊,同時還包括核外電子自身受到環境中的其他電子碰撞以及電子之間的同性排斥等共同作用因素。原子核體積發生輕微膨脹。核電荷對核外電子的作用力呈現下降趨勢,直至原子核的電荷吸引力抵擋不了電子的繞核慣性逃逸力而出現電子逃脫該原子核。
相反,在環境溫度下降時,核外電子開始向原子核中心漂移。這裡的“漂移”,不能理解為電子在能級軌道上的躍遷,它是所有核外電子等距離整體性位置挪移。核外電子被該原子核“緊緊”(保持一定距離的)束縛。因為環境溫度降低到接近絕對零度時,環境中的電子活動數量減少,原子核受到環境電子的撞擊機率大為降低,原子核或質子體的體積只會縮小而不會出現膨脹。質子對核外電子的束縛能力也就只會增強而不會減弱。質子體密度變大,電荷力向外的最大作用點距離(範圍)相應縮短。
由此可見,繞核旋轉的電子,在環境溫度達到一定高度時,才會離開原子核。而在接近絕對零度時,核外電子反而離原子核質子這個中心位置更近了一步。所以在接近絕對零度的環境狀況下,原子核依然能夠保持著對核外電子的旋轉運動牽制,核外電子依舊在繞著原子核旋轉。
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6 # 金童希瑞
“電子”或“電子軌道”是金屬態氫離子自旋產生的“磁力矩”。電子無體積,質量是“磁力矩”的數字化,離開了金屬態氫離子,電子就不存在了。
金屬態氫離子的能量是可以變化的,溫度低了,“磁力矩”變小。
回覆列表
沒有絕對零度,宇宙大爆炸暗能量巨大,它會與得冷卻後的原子碰撞,並給予冷原子一定速度能量,所以原子始終會輕微振動。