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在中学物理热学部分的教学中,我们接触到一个基本概念:绝对零度,教科书一般都把绝对零度定义为:将一273.15℃作为热力学温标的零度,在教学中一些教师和学生常将其看作自然界实际存在的最低温度,其实,绝对零度并不是自然界中实际存在的最低温度。
我们知道,根据热力学知识温度是系统内部大量分子作无规则热运动的激烈程度的标志,它是大量分子的平均平动动能的量度,所谓的绝对零度是在热力学中根据理想气体所遵循的规律,使用外推的方法的得到的,用这种方法,当温度降低到一273.15℃时,气体的体积将减小为零,如果我们从分子运动论的观点出发,理想气体分子的平均平动动能由温度确定,那么也可以把绝对零度看成是“理想气体分子停止运动时的温度”,事实上上述两种说法都只是一种理想假设的推理,正如理想气体一样只是一种理想模型,在真实的物理世界,一切实际气体在温度接近一273.15℃时,都将表现出明显的量子特性,而此时这些实际气体早已转变成液态或固态;这时气体分子的运动也不再遵循经典物理学的热力学统计规律,通过大量科学实验以及经过量子力学修正后的理论证明,在温度接近一273.15℃也就是接近绝对零度的地方,分子的动能趋于一个极限固定值,这个极限固定值被称为零点能量,这说明物体在达到绝对零度时,分子的能量并不为零,而是一个极小值,其原因是全部粒子都处于粒子能量可能具有的最低状态,亦即全部粒子都处于基态。
综上,绝对零度只是热力学中的一个理想模型,并非自然界中的最低零度。
我们知道,根据热力学知识温度是系统内部大量分子作无规则热运动的激烈程度的标志,它是大量分子的平均平动动能的量度,所谓的绝对零度是在热力学中根据理想气体所遵循的规律,使用外推的方法的得到的,用这种方法,当温度降低到一273.15℃时,气体的体积将减小为零,如果我们从分子运动论的观点出发,理想气体分子的平均平动动能由温度确定,那么也可以把绝对零度看成是“理想气体分子停止运动时的温度”,事实上上述两种说法都只是一种理想假设的推理,正如理想气体一样只是一种理想模型,在真实的物理世界,一切实际气体在温度接近一273.15℃时,都将表现出明显的量子特性,而此时这些实际气体早已转变成液态或固态;这时气体分子的运动也不再遵循经典物理学的热力学统计规律,通过大量科学实验以及经过量子力学修正后的理论证明,在温度接近一273.15℃也就是接近绝对零度的地方,分子的动能趋于一个极限固定值,这个极限固定值被称为零点能量,这说明物体在达到绝对零度时,分子的能量并不为零,而是一个极小值,其原因是全部粒子都处于粒子能量可能具有的最低状态,亦即全部粒子都处于基态。
综上,绝对零度只是热力学中的一个理想模型,并非自然界中的最低零度。