常常有人提出這樣的問題:高溫能達到幾萬、幾十萬度,而低溫最低才-273.15度,為什么?
溫度數值只是人類為了衡量溫度高低而確定的一個指標,是根據人類方便使用而確立的,是人類對客觀事物進行主觀衡量的一個例子。時空通訊看到過不少這樣的問題,都有點為低溫打抱不平,認為這個溫度劃分的太不平等了,低溫到零下兩百多度就沒有了,而高溫可達多少億度(不是僅僅達到幾十萬度),這樣就出現上頭老長,底下很短的不協調。
我們人類了解的高溫到底有多高呢?
按照現在的各種溫度度標來衡量,高溫上限是普朗克溫度,比幾十萬度高出若干數量級,最高溫度限制為1.416833(85)*10^32 K,就是1后面跟著32位數或零,也就是億億億億度。這個溫度只是在宇宙大爆炸那一刻出現過。
人類現在在實驗室里(大型強子對撞機里)制造出的最高溫度達到5萬億度,熱核聚變所需溫度達到1億度。
熱力學溫標開爾文0K是絕對零度的表示,轉換成攝氏度就是-273.15度。在此溫度下,物體分子沒有動能和勢能,動勢能為0,故此時物體內能為0,溫度到這里就低不下去了,所以科學界把絕對零度定為世界最低溫度。
如果覺得這個低溫刻度太少了,要往上拔一拔,弄個上下都差不多,高溫和低溫對等,會是一個什么樣子呢?我們想想,把這個世界上存在的最高溫度和最低溫度中間劃一個杠,作為零度的話,即使只以1億度為最高,這個零度也在5000萬度的地方。那么除了幾個研究高溫的科學家,我們絕大多數的人和絕大多數的時間就會在零下4900萬度以下的范圍中活動,這樣高溫低溫看起來倒是平均了,但這樣方便嗎?有意思嗎?
何況最高溫度還遠遠不止1億度,人造溫度最高已經達到了5萬億度,中子星的中心溫度達到上百億度,如果還要從中間來劃道杠的話,那就更沒法子使用了。
所以現在的溫標這樣確定,溫度低的少,溫度高的很多,完全是人類長期以來實踐活動得來的,是為了工作和生活方便的需要。我們地球的氣溫絕大多數地區都是在零下幾度到30度之間,少數達到零下幾十度寒冷和40度以上高溫的地方,在生活中也常常在最高一兩百度的范圍活動。所以這個溫標表示是最符合實際情況的。
歷史上人類曾經出現過許多溫度測量方式,多種溫標,比如列氏溫標、蘭氏溫標、華氏溫標、攝氏溫標、開爾文溫標。現在世界上最常用的只有攝氏、華氏、開爾文三種了。攝氏度(符號為°C)、華氏度(符號為℉)一般用在日常生活中,開爾文(符號為K)則是熱力學溫標,被定為國際溫標,各種溫表都要以這個溫度為準。
現在日常生活常用的攝氏度和華氏度與開氏度的比值是,0K等于攝氏度-273.15或華氏度-459.67度度,273.15K等于攝氏度0度或華氏度32度,373.15K等于攝氏度100度或華氏度212度。
迄今為止人類對高溫的探知還在普朗克溫度內不斷提升,沒有到頭,而低溫也是在絕對零度范圍內不斷的向無限接近努力。科學家在地球上創造了極端的高溫,也創造出0.5納K的最低溫度,即20億分之一K。這時,物質呈現出玻色-愛因斯坦凝聚態,光也會變成超流體,從而又證實了愛因斯坦一個預言。
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