绝对零度如何确定为零下273.15摄氏度?

时间:2019-07-27 09:30:01 来源:广东科技网 当前位置:要点龙 > 外汇 > 手机阅读


绝对零度如何确定为零下273.15摄氏度?

简单来说,通过理论和实验,可以得到绝对零度约为零下273.15摄氏度。至于这个结果是怎么得到的,先来简单了解一下为什么会有绝对零度的概念。

粒子的热运动会让物体产生温度,所以温度在本质上其实是用于度量粒子的热运动剧烈程度。粒子的热运动越不剧烈,对应的温度也会越低。当粒子完全静止,热运动完全停下来之时,温度将会下降到最低值,这就是绝对零度。

绝对零度如何确定为零下273.15摄氏度?

不过,无论从相对论的角度,还是从量子力学的角度,粒子都不可能完全静止,所以绝对零度是无法达到的温度下限。在相对论看来,绝对静止是不存在的,因为没有绝对空间,静止都是相对而言的。而在量子力学看来,如果粒子绝对静止,那它们的位置和动量就能同时确定下来,这就违背了不确定性原理——无法同时测得粒子的位置和动量。

根据热力学中的查理定律,在理想气体的体积保持一定的情况下,理想气体的压强(P)和温度(T,热力学温度)两者成正比,或者说它们的比值是一个常数(C),相应的表达式如下:

P/T=C

在体积维持恒定的情况下,可以测量出气体的压强和温度之间的关系。再基于最小二乘法,能够拟合出关于压强和温度关系的直线方程:

绝对零度如何确定为零下273.15摄氏度?

接下来,将直线外推到横坐标上,不同气体最终都会交于一点,这样就能得到绝对零度约为零下273.15摄氏度。

另一方面,根据热力学中的盖-吕萨克定律,在理想气体的压强保持一定的情况下,理想气体的体积(V)和温度(T)两者成正比,由此也能推导出绝对零度的大小。

在热力学中,绝对零度被定义为0开氏度。所以开氏温标与摄氏温标的转换关系为:开氏温标=摄氏温标+273.15。

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