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为什么我们能感受温度变化？当我们在炎炎夏日时往嘴里塞一块冰时 ， 瞬间就能够感受到冰块带来的凉意 。 这只是一个很简单的降温办法 ， 但这里面蕴含的具体解释却非同寻常 。 为什么冰块能够给人带来凉意？为什么冰块能够降温？
享受冰块带来的凉爽
关于温度的解释早在18世纪就有科学家进行过解释 ， 开尔文规定的温度范畴让后来的温度研究有了统一标准 。 后来演变出更进一步的热力学研究 ， 通过能量交换、分子运动解释了物体的升温、降温过程 。 冰块之所以能够让人感到凉爽 ， 实际上就是一种热量交换 ， 人体的热量被传递至冰块中 ， 热量的流失让我们感到冰冷 。
冰块一般是指液体水被冰冻后制成的固体水
但这并不是恒定不变的 ， 最终在分子的平衡振荡中 ， 所有运动会趋于平衡 ， 最终达到一个最终温度 ， 这取决于环境、物体本身 。 热力学的研究一方面向人们解释了世界的变化发展 ， 另一方面 ， 与温度相关的研究也解决了科学家对于最低温度的争论 ， 最终这个定义标准被定格在了-273.15℃ ， 也就是今天我们熟知的绝对零度 。
开尔文温度示意图
正当人们沾沾自喜时 ， 现实的另一端 ， 量子力学认为 ， 这个温度是人类永远无法到达的低温 ， 当然科学家后来通过理论证明事实确实如此 。 量子力学是如何解释这种温度变化的？为什么最低温度是-273.15℃？量子力学如何证明了热力学问题？温度变化在微观世界中到底经历了什么？
绝对零度 ， 约等于零下273.15摄氏度
本文将从量子力学、热力学这两个方面及其相关理论中来解答这些问题 。 最终我们来看看 ， 为什么说零下-273.15℃是人类永远无法到达的低温 。
绝对零度就是0K
温度是什么？我们必须先明白温度与物体运动本身的联系 。 这里面我们最常见的一个认知在于 ， 温度似乎就是冷和热的概念 。 事实上 ， 微观粒子运动带来的温度变化远比人们感受到的要复杂许多 。
从粒子运动上来讲 ， 具有质量的粒子被称为物质粒子 。 粒子之间的运动会产生能量 ， 经过能量转换后 ， 粒子的动能变成了热能 ， 因此产生热量 。 不同的粒子运动 ， 所产生的热量也不尽相同 。
气体、液体和固体中 ， 粒子的状态完全不同
这些粒子包括质子、中子、电子 ， 而无质量粒子则被称作辐射粒子 ， 这种粒子因其运动能够带来更高的能量 ， 因此热量也会更高 。 在我们所生活的世界中 ， 几乎都是由这些粒子构成了人类认知的一切 。
分子运动速率与温度
而温度正是反映了一切事物的最基本变化 ， 本质来讲 ， 它们是分子运动带来的热量交换 。 热力学告诉我们 ， 这种能量传递主要受分子的振动影响 ， 振动频率越高的分子 ， 带来的热量也会更高 。 当两个物体接触时 ， 热量高的一端会向热量低的一端传递 ， 最终两个物体的运动频率达成一致后 ， 最终的温度便形成 。
粒子包括质子、中子、电子
同时 ， 热力学第三定律指出 ， 当系统的温度接近绝对零时 ， 所有过程都停止 ， 并且系统的熵接近最小值 。 这个绝对零度便是-273.15℃ ， 但为什么一定是这个数值呢？
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