¿Por qué las temperaturas bajas sólo pueden alcanzar el cero absoluto -273,15 grados, mientras que las temperaturas altas pueden alcanzar miles de millones de grados?
De hecho, la baja temperatura no puede alcanzar los -273,15 ℃ (cero absoluto), sino que sólo puede aproximarse infinitamente. También existe un límite superior para la alta temperatura del universo. Según los cálculos de la mecánica cuántica, la longitud espacial más corta de una longitud de onda es la "longitud de Planck", de la que se puede inferir que el grado máximo de temperatura alta en la naturaleza es 1,41 × 10 ^ 32 k, y la temperatura alta general no existe en el universo, sólo ocurre en el universo en el big bang del nacimiento. Alta temperatura El actual récord mundial de temperatura más baja obtenido por los científicos es inferior a cero 273.144°C, muy cerca del "cero absoluto". ?
El 22 de octubre de 2014, el Instituto Nacional Italiano de Física Nuclear anunció que el Instituto Nacional establecerá el "Observatorio Astronómico Subterráneo Criogénico de Eventos Raros" perteneciente al Laboratorio Nacional Italiano de Física de Partículas Gran Sasso. de Física Nuclear de Estados Unidos Se ha establecido un nuevo récord mundial al enfriar un cubo de cobre hasta casi el "cero absoluto". El bloque de cobre pesa 400 kilogramos y se enfría a 6 mikelvin o 273,144 grados Celsius. El bloque de cobre está sellado en un "criostato" que es "único entre todos los dispositivos similares en el mundo. En términos de tamaño, temperaturas extremas y capacidad de enfriamiento, no sólo es incomparable con otros dispositivos".
" El cero absoluto" es la temperatura termodinámica absoluta definida por William Thomson, Lord Kelvin de Irlanda a mediados del siglo XIX. Es un valor teórico ideal, lo que significa que la energía de todas las partículas de un gas es cero. La temperatura de la materia puede sólo estar infinitamente cerca del cero absoluto, pero no puede alcanzarlo ni caer por debajo de él. La temperatura de la materia depende de la energía cinética de partículas como los átomos y las moléculas. Las leyes de la termodinámica establecen que el cero absoluto nunca puede alcanzarse, sino que sólo puede alcanzarse. infinitamente aproximado Porque cualquier espacio contiene inevitablemente energía y calor, y se transforman constantemente entre sí sin desaparecer, por lo tanto, a menos que el espacio no tenga energía ni calor desde el principio, no toda la materia existe en este espacio. , y su volumen total es cero.
Según la distribución de Maxwell-Boltzmann, siempre que la energía interna, la energía cinética y la energía potencial de la molécula sean todas 0, puede llegar al cero absoluto. Esto es imposible, porque hay protones y neutrones en la molécula en movimiento. Además, los electrones fuera del núcleo no pueden permanecer quietos, por lo que la energía cinética de la molécula no puede ser cero. La molécula tiene un límite máximo. Compuesta por átomos, la energía atómica tiene un límite. Cuando la energía interna de un átomo alcanza un cierto umbral, se libera en forma de ecuación de energía de masa. Cuando el átomo desaparece, la temperatura deja de existir. ?
En el mundo real, para crear un ambiente de baja temperatura cercano al cero absoluto, las principales tecnologías son el enfriamiento por láser y el enfriamiento por evaporación. El físico chino Zhu Diwen compartió el Premio Nobel de 1997 con otros dos científicos. Premio de Física por su invención de métodos de refrigeración mediante enfriamiento por láser y tecnología de trampa magnética. Por tanto, el cero absoluto existe en teoría pero no se puede alcanzar en la realidad. Aunque el frío tiene sus límites, el calor parece no tener límite. , el valor mínimo de esta temperatura es el cero absoluto. No hay un límite superior para la temperatura, pero este número es demasiado grande para medirlo realmente. El problema en el centro del sol es de unos 20 millones de grados Celsius, y la partícula gigante estadounidense. El colisionador puede producir temperaturas de hasta 4 billones de energía, pero ¿está lejos de alcanzar temperaturas extremadamente altas?