为什么热力学绝对零度不可达到,简单的阐述出本质原因是什么

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/05/10 11:48:31

为什么热力学绝对零度不可达到,简单的阐述出本质原因是什么
为什么热力学绝对零度不可达到,简单的阐述出本质原因是什么

为什么热力学绝对零度不可达到,简单的阐述出本质原因是什么
1、首先温度是依赖于物质而存在的,因为温度是物质内分子的平均动能的体现,没有物质就不存在温度的概念.
2、物质的根本属性就是运动.构成物质的分子、原子等不可能完全停下来不运动,有运动就有动能,就会有温度.
3、理论上,绝对真空的温度为零(即热力学绝对零度),但实际上,绝对真空是没法实现的,因为形成绝对真空的容器本身是物质的,其本身也是由分子、原子构成,分子、原子会发生扩散,导致容器内为非真空.
综上所述,热力学绝对零度在实际中是不可能达到的.

因为分子动理论,分子不可能不动,动就有能量。

*焦尔-汤姆森效应:气体经历焦尔-汤姆森膨胀时温度随压强的变化。
绝对零度是指-273.15度,在这个温度下的物体不包含热量,气体的体积将减小到零。在此温度下,构成物质的所有分子和原子均停止运动。所谓运动,系指所有空间、机械、分子以及振动等运动.还包括某些形式的电子运动,然而它并不包括量子力学概念中的“零点运动”。除非瓦解运动粒子的集聚系统,否则就不能停止这种运动。从这一定义的性质来看,...

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*焦尔-汤姆森效应:气体经历焦尔-汤姆森膨胀时温度随压强的变化。
绝对零度是指-273.15度,在这个温度下的物体不包含热量,气体的体积将减小到零。在此温度下,构成物质的所有分子和原子均停止运动。所谓运动,系指所有空间、机械、分子以及振动等运动.还包括某些形式的电子运动,然而它并不包括量子力学概念中的“零点运动”。除非瓦解运动粒子的集聚系统,否则就不能停止这种运动。从这一定义的性质来看,绝对零度是不可能在任何实验中达到的,但已达到绝对零度以上百万分之一度内的低温。若用分子运动论来解释,理想气体分子的平均平动动能由温度T确定,则可将绝对零度与“理想气体分子停止运动时的温度”等同看待。事实上一切实际气体在温度接近-273.15℃时,早已变成液态或固态,它的温度趋于一个极限值,这个极限值就称为绝对零度。绝对零度是温度的最低点,实际上永远也不会达到的。
初学查理定律时,我们知道,一定质量的气体,在体积一定时,压强与摄氏温度不成正比。那么,怎样才能使一定质量的气体在体积一定时,它的压强与温度成正比呢?
很自然地,我们用“外推法”,将等容线反向延长与横坐标(t轴)交于一点(如图),令P=0时,Pt=P0(1+1/273°C)=0由得出t= -273°C。经过精确的实验证明,上述的t=-273°C应为-273.15°C。早在19世纪末,英国科学家威廉·汤姆(开尔文)首先创立了以t=- 273.15°C为零度的温标,称之为热力学温标(即绝对温标),t=-273.15°C定义为OK,即绝对零度。
绝对零度到达:人们是从液化气开始,十步步地逼近它的。早在19世纪末,许多科学家利用加压法对氨气进行液化,得出了-110°C(163K 的温度。利用这种方法以及后来的级联法(即采用临界温度下气体逐渐蒸发冷却而获得较低温度),在-140°C(133K)液化了氧气,-183°C (90k)液化了氮,在-195°C(78K)液化了一氧化碳。1898年,英国人杜瓦用多孔塞膨胀法在-240°C(33k)的低温下液化了氢气,随着固化氢的成功,得出了18世纪的最低温度-259°C(14k)。
进入20世纪后,随着科技的发展和仪器的更新,我们离绝对零度越来越近:1908年,荷兰物理学家昂尼斯成功地实现了4.2k的低温把自然界中最轻的隋性气体氦液化了。随后,昂尼斯又叩开1k的大门,获得0.7k的低温。
在通往绝对零度的道路上,科学家发现了许多经典物理学无法解释的现象,如超导电性,超流动性等。为使这些有用的技术造福人类,科学家继续前进。 1926年,德拜与吉奥克用磁冷却法达到了10-3k,后来又攻破了10-6k,离绝对零度仅有一步之遥了,但人们感到,越是逼近它,达到它的希望越是遥远,这正如一条双曲线,它只能是无限地接近坐标轴,而绝对零度这个宇宙低温的极限,只能是可望不可及的。绝对零度绝对零度表示那样一种温度,在此温度下,构成物质的所有分子和原子均停止运动。所谓运动,系指所有空间、机械、分子以及振动等运动.还包括某些形式的电子运动,然而它并不包括量子力学概念中的“零点运动”。除非瓦解运动粒子的集聚系统,否则就不能停止这种运动。从这一定义的性质来看,绝对零度是不可能在任何实验中达到的,但已达到绝对零度以上百万分之一度内的低温。所有这些在物质内部发生的分子和原子运动统称为“热运动”,这些运动是肉眼看不见的,但是我们会看到,它们决定了物质的大部分与温度有关的性质。正如一条直线仅由两点连成的一样,一种温标是由两个固定的且可重复的温度来定义的。最初,在一标准大气压(760毫米水银柱,或760托)时,摄氏温标是定冰之熔点为0℃和水之沸点为100℃,绝对温标是定绝对零度为oK和冰之熔点为273K,这样,就等于有三个固定点而导致温度的不一致,因为科学家希望这两种温标的度数大小朝等,所以,每当进行关于这三点的相互关系的准确实验时,总是将其中一点的数值改变达百分之一度。现在,除了绝对零度外,仅有一固定点获得国际承认,那就是水的“三相点”。1948年确定为273.16K,即绝对零度以上273.16度。当蒸气压等于一大气压时,水的正常冰点略低,为273.15K(=o℃=320°F),水的正常沸点为373.15K(=100℃=212°F)。这些以摄氏温标表示的固定点和其他一些次要的测温参考点(即所谓的国际实用温标)的实际值,以及在实验室中为准确地获得这些值的度量方法,均由国际权度委员会定期公布。
1848年,英国科学家威廉·汽姆逊·开尔文勋爵(1824~1907)建立了一种新的温度标度,称为绝对温标,它的量度单位称为开尔文(K)。这种标度的分度距离同摄氏温标的分度距离相同。它的零度即可能的最低温度,相当于摄氏零下273度(精确数为-273.15℃),称为绝对零度。因此,要算出绝对温度只需在摄氏温度上再加273即可。那时,人们认为温度永远不会接近于0K,但今天,科学家却已经非常接近这一极限了。
物体的温度实际上就是原子在物体内部的运动。当我们感到一个物体比较热的时候,就意味着它的原子在快速动动:当我们感到一个物体比较冷的时候,则意味着其内部的原子运动速度较慢。我们的身体是通过热或冷来感觉这种运动的,而物理学家则是绝对温标或称开尔文温标来测量温度的。
按照这种温标测量温度,绝对温度零度(0K)相当于摄氏零下273.15度(-273.15℃)被称为“绝对零度”,是自然界中可能的最低温度。在绝对零度下,原子的运动完全停止了,并且从理论上讲,气体的体积应当是零。由此,人们就会明白为什么温度不可能降到这个标度之下,为什么事实上甚至也不可能达到这个标度,而只能接近它。

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