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配图3(大同市辽金文化艺术博物院)
2024年12月06日,李湘(左)在比赛前试跳。中国日报记者 魏晓昊 摄
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凯尔特人队: 布朗塔图姆霍乐迪怀特霍福德
温度的本质是什么,温度是否有上限?原创2019-10-25 10:43·星球上的科学最近北方的天气一天比一天冷,一般到了12月份温度都已经是零下5到10℃左右了,而南方有些地区温度虽然相对较高,但是温度也开始缓慢下降,一般应该是在零上5℃到10℃左右。温度的变化也是衣服薄厚的变化,温度在生活中也是一个重要的穿衣参数。地球上所有的生物对于温度都有一个适应机制,温度如果过高或者过低都会对生物本身产生一定的影响。而目前人类在面临着全球变暖带来的温度上升,预计到了2100年,全球平均气温将上升1.4~5.8摄氏度左右!温度的上升和下降对于全球来说都是一个不好的现象。回过头,我们再来讨论温度这个概念。我们都知道温度是表示物体冷热程度的一个物理量,而我们对温度的理解也是冷和热两个概念。它对生物体也有着不可忽视的作用。生物体包括人在内,对温度的敏感性还是比较大的。地球上几乎所有的生物都生活在零下几摄氏度到50摄氏度之间。当环境温度低于一个临界值,会导致生物代谢紊乱,蛋白质合成受阻,脱水变性。高温则会破坏酶的活性,夏天没有食欲就是因为胃蛋白酶的活性很低,导致消化减慢。同时还会造成缺氧以及神经系统麻痹等症状。人的正常温度是37度左右,感冒发高烧时体温会上升到40摄氏度,即使是三度的差距,也足以对身体造成恶劣的伤害,可见人类有多么的脆弱。除了温度对生物体的影响,在其他方面也是不可忽略的因素之一。比如物理和化学中也有着特别的意义,物理中温度是粒子运动的直接体现,而在化学中不同温度下的物体是有着不一样的状态。1.温度可以影响化学反应的速率。2.温度可以使物体产生热胀冷缩现象。3.温度充当了热力学重要的参数。4不同的温度能影响声速,空气密度的大小。温度计的原理就是热胀冷缩,当温度升高时,温度计内的物质就会膨胀,体积增大。温度降下来,体积又会减小。宏观上来讲,温度表达的是物体的冷热程度,这也是人们对温度的最直观的表达。但是对于人来说,冷和热都是相对的,用冷热程度来形容显然不合理。假设有三杯水,温度分别是0摄氏度,20摄氏度,40摄氏度。先把左手放到0度的水中,右手放到40度的水中,1分钟后,同时放入20度的水中,这时,你会发现,左手给你的感觉是:这杯水是“热的”,而右手给你的感觉则是:这杯水是“冷的”。显然,仅通过冷热关系是无法精确描述温度的。于是科学家不得不找出,不受外界影响的单位来客观的描述温度这个物理量。摄氏度的出现在1742年,由瑞典天文学家安德斯·摄儿修斯提出的,经过几次改进后。最终把1个标准大气压下,纯净的冰水混合物的温度定义为0摄氏度,水的沸点定义为100摄氏度。并把中间的温度差平均分为100份,每一份就是1摄氏度。开尔文勋爵1848年,开尔文勋爵发表了一篇名为《对于一种绝对温标》(On an Absolute Thermometric Scale),在论文中提到了“绝对的冷”的概念作为温标的零点(0K),也就是绝对零度,并使用摄氏度作为单位增量。通过测算得到绝对零度等于-273摄氏度。1954年,第十届全国计量大会(CGPM)把这个值订为-273.15摄氏度,这个值就是宇宙中温度的下限值。有人可能会问了,为什么温度会有一个下限值,难道不可能更“冷”了吗?这时候,我们再来了解一下温度的本质是什么?刚刚已经提到温度是表达物体冷热程度的物理量,现在我们从微观角度来看,温度是由物体分子热运动产生的,分子热运动越是剧烈,物体的温度就越高。温度是物体分子间的平均动能的表现(注意是平均动能,而不是单个或多个分子,因为单个分子不存在温度)接着我们大胆猜测一下,当物体分子停止热运动会发生什么?没错,这时物体的温度就达到了绝对零度,在这个温度下,粒子的动能和势能都降到了零,内能也为零,不与外界发生能量转化和,包括电子都停止了运动。显然,这个假设并不能实现,绝对零度只能无限接近,而无法达到。学过物理的应该都知道,粒子是在永不停歇的做无规则运动,这就说明了粒子永远不会停止运动,这就意味着绝对零度只是一个理想值,现实中是无法达到的。还记得量子力学中的不确定性吗?就是说粒子的位置和动量是不可能被同时确定的,如果粒子停止运动的话,那么其位置和速度是一个确定的值了,这样就把量子力学给推翻了!目前科学家为了一次又一次的接近绝对零度,进行了多次实验,达到的温度已经和绝对零度的差距非常小了。其中比较著名的方法有以下:激光冷却法这种方法最早是由斯坦福大学的T.W.汉森等人提出的一种设想,原理是使用多道激光将气体分子减速,从而降低分子的平均动能。当原子的量子态都凝聚成单一的量子态时,会呈现出玻色-爱因斯坦凝聚。这个实验需要的低温是1.7×10^-7 K,1995年,埃里克·康奈尔和卡尔·威曼首次获得了玻色-爱因斯坦凝聚。也就是说他们成功创造出了1.7×10^-7 K的低温环境。而最新实验表明,人类所创造出的最低温已经达到了-273.149999999k。说完了温度的下限,我们再来看看,温度的上限。可能在大家的印象中,几千摄氏度就算得上是高温了,比如太阳表面温度5770k以上。这是什么概念呢?到目前为止,还没有任何物质能够承受这个温度。y而我国的第一个原子弹在爆炸中心温度就达到了5000万摄氏度,再来说一下氢弹的温度,据研究表明氢弹可能会超过一亿摄氏度!再高一点,人类使用大型强子对撞机使粒子相互碰撞创造出5万五千亿摄氏度的高温。以上所说的温度可能在我们看来已经算得上高温中的高温了,但是现在要来说一下宇宙最高温。接下来的数据可能超乎你想象。根据宇宙大爆炸假说,在138亿年前,宇宙由一个奇点发生大爆炸,然后产生了宇宙最高温,大约为1.417×10??开尔文,也就是1.4亿亿亿亿开尔文。如此高的温度只存在了一个普朗克时间(5.39×10???s。之后宇宙再也无法诞生出这个温度,于是普朗克温度就成了温度的上限值。最后我们来总结一下我们讨论完温度会发现温度是个可以深入研究的物理量,首先温度是有范围的,绝对零度是温度的下限,它只是一个理论值,既不存在,也无法达到。温度最大值则是普朗克温度,它只在宇宙大爆炸之初,存在了一瞬间。未来宇宙中将再也不会出现如此高的温度。温度的本质是物体分子热运动的剧烈程度,宇宙中所有的粒子都在永不停息的进行着运动。即使是宇宙背景辐射的温度也有3k。所以没有了物质,也就不存在温度这一说。人过六十,不要一门心思想着多金,攫取能力和认知范围以外的钱财。但是,可以想着省点钱,少生病,不往医院送钱,其实是挣钱。