为什么无法到达绝对零度

2022-09-10 18:44

2022-09-10 23:30
在绝对零度时原子的运动完全停止了,所以不可能做到使原子停止。为什么不能使原子停止呢? 因为如果我们能使原子停止,那么我们就同时知道了原子的位置(停在原点)和动量(零)。而根据和森堡不确定性原理,粒子的动量和位置我们只能知其一,所以使原子停下来显然是不可能的。
通俗的说,即使原子停止了,我们用任何方式去观测原子(不观测就不知道原子有没有停下来),都会对原子造成一个微扰,从而使原子又从新动起来。
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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。
根据理想气体状态方程pv=nRT, 对于理想气体,n不等于零,v与n成正比,所以,v也不为零.则p与T成正比.当T=0时,p也等于零,与压强的绝对值是不能为零的,所以,绝对零度只能接近,不能达到和超过.
最初,人们用t表示温度,理想气体状态方程为pv=nR(t+c),c为常数.p-t图象为一次函数.为了方便表示,开尔文把坐标轴p向左移动了c=273.13,使图象成为正比例函数,x轴也就由绝对温标T表示了.