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温度是什么?很多人都可以给出一个答案 , 比如今天感觉到热 , 那就是温度高 , 感觉到冷 , 那就是温度低 。 又比如今天的天气预报告诉我们平均的温度是26℃ 。
但很可惜 , 上面的两个描述都不是温度的本质 , 它们前者是感受 , 而后者则是温标 。
比方说有些人的耐热性比较强 , 难道对于他而言 , 现在的温度就是低的吗?由此可见 , 温度并不会随着某一个人的感受不同而发生变化 。
又比方说 , 当我们这边是28℃的时候 , 美国那边则是82.4华氏度 。 不知道的人如果听到这个数字 , 可能会认为美国人都已经热死了吧!但事实上 , 这只是因为美国那边多采用华氏温标而已 , 温度本身并没有发生变化 。
由此可见 , 我们一直所说的℃也好 , 外国所用的华氏度也罢 , 同样不能反应温度的本质 。
那么温度的本质到底是什么呢?
其实前面的两种描述也并不算完全错误 。 温度从定义上而言是一个表示物体冷热程度的物理量 , 但这个冷热程度并不是主观的感受 。 它是通过物体内部分子热运动的剧烈程度所体现的 。
我们知道世界上的物体都是由分子或原子所组成的 , 这些粒子无时无刻都在做着无规则的热运动 。 这种热运动就是指这些粒子不是固定不动的 , 它们在没有目的性的乱跑 。
如果温度低一点 , 那这些粒子比较冷静 , 跑的速度就慢 。 反之 , 如果温度高一点 , 这些粒子比较烦躁 , 跑的速度就快 。 所以说这些粒子运动的剧烈程度才是温度的本质 。
当然 , 有些人可能会有疑问 , 如果这些粒子在随便乱跑 , 那它们会不会跑出去呀?
当然有可能跑出去 , 只不过跑出去的量是极其微小的 。 大部分依旧被束缚住了 , 这个束缚它们的力又是另外一个问题了 , 我们这边不深入进行探讨 。
而前面所说的温标 , 只是为了让我们可以对温度有一个更直观的判断 。 毕竟粒子无规则热运动对于我们普通人而言实在是不好判断啊!
温标有很多种 , 除了我们耳熟能详的摄氏温标以外 , 还有华氏温标 , 兰氏温标 , 国际实用温标 , 理想气体温标和热力学温标 。 我们这里重点介绍热力学温标 , 因为它非常特殊 。
温标的建立尽管给我们的生活带来了很大的方便 , 但对于科学而言 , 温标其实是有一定问题的 。 主要是由于温标的构成需要三要素 , 分别是固定点 , 内插方程以及测温物质 。 但是你不可能保证每一个温度计中的测温物质都是一样的 。
比如说在这个温度计的水银和另外一个温度计中的水银 , 肯定是存在一点细微差别的 。 不要小看这一点细微的差别 , 这会导致温度的测量也产生一定区别 。 尽管这对于我们日常生活不会产生任何影响 , 但在科学上总是要追求精益求精的 。
由此就有了热力学温标的诞生 , 这是一种建立在物理学第二定律基础上的理想温标 。 因为它不需要依赖测温物质及其物理性质 , 所以自然也就不存在上述的问题了 。
热力学温标的单位是开尔文 , 用字母k来表示 。 根据它的定义 , 我们将摄氏温度减去273.15所得到的值就是热力学温度 。 比如0℃所对应的热力学温度就是-273.15k 。
而我们经常可以在大量的科普文章中 , 看到的绝对零度就是0k 。 在我们了解了温度的本质以后 , 自然就不难理解为什么绝对零度几乎不可能达到了 。 因为0k意味着物体内的粒子运动完全静止 , 而这是违背宇宙规律的 。
如果我们人类某一天真的能达到绝对零度 , 那我们的科技水平和神没有区别 , 甚至可以说我们就是神!当然 , 我们的征途是星辰大海 , 我想没有什么是不可能的 。
【温度是什么?我打赌你并不真的知道!】
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