您现在的位置: 首页 > 网站导航收录 > 百科知识百科知识
宇宙中最冷的地方是哪里?
温度,南极,星云宇宙中最冷的地方是哪里?
发布时间:2019-02-08加入收藏来源:互联网点击:
其实,太空并没有温度。本质上说,温度其实是物体的热度,热其实是物体体内分子的总动能。然而在太空中,因为这里近乎真空,每立方米的原子数量不到1个,相比之下,每立方米地球大气的原子含量是10的21次方个。所以,在原子如此稀少的情况下,温度之说根本无从谈起。那么,如果有一个超级灵敏的温度计放在太空,会是什么情况呢? 从你放手的一刻起,温度计就会开始散发热量,它的温度将不停的下降,最终温度可能停在零下270度左右,而这就是宇宙的温度啦。它比绝对零度还是要高2度多。
绝对零度是指在分子热运动完全停止的情况下的温度,它是273.15摄氏度。但是根据量子力学研究,粒子无法绝对静止,所以绝对零度是无法达到的。那么为什么宇宙中的温度比绝对零度高一点点呢?其实是因为宇宙微波背景辐射的关系。宇宙微波背景辐射是宇宙大爆炸的热残余,当初爆炸产生的光子在宇宙中弥漫,造成轻微的无线电干扰,从而让温度计有了一点点温度。
宇宙最高温度。目前已知的最高温度约为1.42亿亿亿亿度,即诞生于大爆炸时的瞬间温度。这也被称为普朗克温度,而且量子力学给出的温度上限,就是普朗克温度即绝对热度。宇宙大爆炸理论是现在最主流的宇宙来源理论,并且还有星体红移现象和宇宙微波背景辐射等天文观测证据的支持,按照宇宙大爆炸理论,宇宙应该是诞生于138亿年前的一次大爆炸,在宇宙最初的时候只是能量奇点。
一般理论认为这个奇点没有空间,宇宙半径尺寸趋近于零,但它却被科学家们认为其集合了宇宙中所有的物质和能量,被看作是一个密度无限大,热量无限大,温度无限高,压力无限大,时空曲率无限大,体积无限小的一个“点”,就这样,宇宙间所有的物质和能量全部都挤压在这样一个高压的环境中,而在奇点发生爆炸的一瞬之间,所有的物质和能量被释放了出来,也就是在这一时刻,宇宙最高温诞生了。
小结:宇宙最高温度是1.4亿亿亿亿摄氏度,最低温度却是零下273.15摄氏度。奇怪的是人类生存的温度接近温度的下限,和绝对零度仅相差两个数量级,却远离温度的上限,和普朗克温度相差了32个数量级。
结论:低于绝对零度(宇宙最低温度)和高于普朗克温度(宇宙最高温度)的情况在目前科学体系下讨论都是没有任何意义的,而且现实生活中也不可能出现。
回答于 2019-09-11 08:43:50
我知道,在美国。
回答于 2019-09-11 08:43:50
众所周知,温度是表征物体冷热的一个物理量。在自然界中,存在着所谓的绝对零度,但物理规律告诉我们,绝对零度达不到,只能无限接近。那么整个宇宙中最接近绝对零度的是哪个地方?答案是黑洞。我们还得从绝对零度的诞生说起。
绝对零度的诞生
在18世纪末,瑞典物理学家摄尔修斯把水的沸点定义为0度,把水的冰点定义为100度。这看起来可能与目前的习惯相反,但是对瑞典这个常年寒冷的地区来说,这样的定义能有效避免负数的频繁使用。后来,生物学家林奈表示,物体越热温度应该越高,这样才符合生活经验,于是又把冰点定义为0度,沸点定义为100度。
17世纪末期,物理学家发现空气的压强似乎与温度成正比。也就是说,当温度下降的时候,压强也成比例下降。那么问题来了,是不是存在一个温度极限,在这个极限之下压强变成零了?一百多年后,两位物理学家提出了严格的气体定律:盖-吕萨克定律,一定质量的气体,在压强不变的情况下,气体的体积随温度呈线性变化。通过反推,它们得出了极限温度为-273.15摄氏度,也就是所谓的绝对零度。
但是这样的推导是有问题的,因为气体在温度降低时可能就液化成液体了,不再遵守气体定律了。我们知道,温度是分子平均动能的表征,当分子不动的时候,温度也就到达了绝对零度。然而,这在量子力学中是达不到的,因为根据海森堡测不准原理,我们不能同时知道粒子的位置和动量。2018年,物理学家用激光将纳米粒子降低到量子力学允许的最低温度,这一温度达到了0.002开尔文。
温度的测量
传热有三种方式:热传导、热对流和热辐射。热传导指的是两个相互接触物体之间的热量传递,它总是从温度高的传向温度低的。从微观上来看,温度越高,分子能量越大,当它和邻近的分子发生碰撞时,能量较大的分子必然会向能量较小的分子传递能量。热对流事实上是热传导的一种,只不过宏观上物质处于流动状态,提高传热效率而已。而热辐射指的是一定温度下的物质发射的电磁波能量,根据黑体辐射定律,我们能从电磁波的频率反推出物体的温度。
根据以上三种原理,我们能制造出测量物体温度的工具。我们常见的水银体温计就是利用热传导的原理。当它放在我们腋下时,身体的热量会传递到体温计,当两处的温度相同时,我们可以读出体温计的温度读数,这也就是我们的体温。疫情期间频繁使用的额温枪利用的是热辐射的原理,我们的身体发出红外能量,然后被额温枪所接收,这时就可以计算出我们的体温了。天文学家也利用热辐射原理来计算各种天体的温度。
宇宙最冷的黑洞
黑洞具有温度这个概念可能会引起很多小伙伴的好奇。因为我们无法直接到达黑洞去测量它的温度,而黑洞连光也逃不出,所以也无法间接地利用热辐射原理来测量它温度。
其实,黑洞具有温度与霍金辐射的概念有关。由于量子场的涨落,在空间中会生成一些虚拟粒子,最常见的粒子是光子,然后它们快速相结合而湮灭。但是,如果这一对虚拟粒子刚好处于黑洞视界的边缘,那么其中的一个粒子会落入黑洞中,另一个粒子就会自由逃离到宇宙中,这就是所谓的霍金辐射。作为外部观测者,我们只要能测量到这些逃逸的粒子,我们就能知道黑洞的温度了。
根据霍金的理论,黑洞的温度与黑洞的质量和视界大小成反比。宇宙中质量较大的黑洞,拥有太阳数百万倍质量的超大黑洞,其温度为1.4×10^-14开尔文。拥有5倍太阳质量的最小黑洞,它的温度也只有6×10^-8开尔文。如果我们考虑到星系中心拥有太阳数百亿倍质量的超级大黑洞,它的温度基本上已经无限逼近绝对零度了。
下一篇:返回列表
相关链接 |
||
网友回复(共有 0 条回复) |