熱力學溫標

【熱力學溫標】（akdute temperature scale）即開氏溫或絕對溫標，用符號K表示。是建立在卡諾循環(huán)基礎上的熱力學溫標。規(guī)定攝氏零度以下273.15℃為零點，稱為絕對零點。其分度法與攝氏溫標相同（即絕對溫標上相差1K時，攝氏溫標上也相差1℃）；所不同的只是絕對溫標上水的冰點定為273.15K，沸點定為373.15K。目前中國已規(guī)定采用這種熱力學溫標。

熱力學溫標建立在卡諾循環(huán)基礎上的理想而科學的溫標。1927年第七屆國際計量大會采用為基本的溫標。同時，考慮到便于復現和實用，又決定采用一種與熱力學溫標極其接近的實用溫標，定名為國際實用溫標?，F在，在各國工業(yè)生產和科學實驗中采用的都是國際實用溫標，而在各國的計量科學研究中對溫標的不斷探索工作仍然是集中在熱力學溫標的領域內。因此，國際實用溫標經常要根據熱力學溫標的新成果加以修正和完善，至今已有1927年國際實用溫標、1948年國際實用溫標、1968年國際實用溫標等。

絕對零度，也就是-273.15℃（攝氏度）。

沒有一個地方有這個溫度，人類也不可能制造出來這個溫度，只能無限的接近。在這溫度下物體沒有熱能。

理論上的最低溫度，把-273.15℃定作熱力學溫標(絕對溫標)的，叫做絕對零度（absolute zero）。 熱力學溫標的單位是開爾文（K±）

絕對零度表示那樣一種溫度，在此溫度下，構成物質的所有分子和原子均停止運動。所謂運動，系指所有空間、機械、分子以及振動等運動．還包括某些形式的電子運動，然而它并不包括量子力學概念中的“零點運動”。除非瓦解運動粒子的集聚系統，否則就不能停止這種運動。從這一定義的性質來看，絕對零度是不可能在任何實驗中達到的，但目前科學家已經在實驗室中達到距離絕對零度僅百萬分之一攝氏度的低溫。所有這些在物質內部發(fā)生的分子和原子運動統稱為“熱運動”，這些運動是肉眼看不見的，但是我們會看到，它們決定了物質的大部分與溫度有關的性質。 正如一條直線僅由兩點連成的一樣，一種溫標是由兩個固定的且可重復的溫度來定義的。

最初，在一標準大氣壓(760毫米水銀柱，或760托)時，攝氏溫標是定冰之熔點為0℃和水之沸點為100℃，絕對溫標是定絕對零度為0K和冰之熔點為273K，這樣，就等于有三個固定點而導致溫度的不一致，因為科學家希望這兩種溫標的度數大小朝等，所以，每當進行關于這三點的相互關系的準確實驗時，總是將其中一點的數值改變達百分之一度。 現在，除了絕對零度外，僅有一固定點獲得國際承認，那就是水的“三相點”。1948年確定為273.16K，即絕對零度以上273．16度。當蒸氣壓等于一大氣壓時，水的正常冰點略低，為273．15K(＝0℃＝32°F)，水的正常沸點為373.15K(＝100℃＝212°F)。這些以攝氏溫標表示的固定點和其他一些次要的測溫參考點(即所謂的國際實用溫標)的實際值，以及在實驗室中為準確地獲得這些值的度量方法，均由國際權度委員會定期公布。 　

科學家在對絕對零度的研究中，發(fā)現了一些奇妙的現象。如氦本是氣體（氦是自然界中最難液化的物質），在-268.9℃時變成液體，當溫度持續(xù)降低時，原本裝在瓶子里的液體，卻輕而易舉地從只有0.01毫米的縫隙中，很容易地溢到瓶外去了，繼而出現了噴泉現象，液體的粘滯性也消失了。

1848年，英國科學家威廉·湯姆遜·開爾文勛爵（1824～1907）建立了一種新的溫度標度，稱為絕對溫標，它的量度單位稱為開爾文（K）。這種標度的分度距離同攝氏溫標的分度距離相同。它的零度即可能的最低溫度，相當于攝氏零下273度（精確數為-273.15℃），稱為絕對零度。因此，要算出絕對溫度只需在攝氏溫度上再加273即可。那時，人們認為溫度永遠不會接近于0K，但今天，科學家卻已經非常接近這一極限了。

物體的溫度實際上就是原子在物體內部的運動。當我們感到一個物體比較熱的時候，就意味著它的原子在快速運動：當我們感到一個物體比較冷的時候，則意味著其內部的原子運動速度較慢。我們的身體是通過熱或冷來感覺這種運動的，而物理學家則是絕對溫標或稱開爾文溫標來測量溫度的。

按照這種溫標測量溫度，絕對溫度零度（0K）相當于攝氏零下273.15度（-273.15℃）被稱為“絕對零度”，是自然界中可能的最低溫度。在絕對零度下，原子的運動完全停止了，并且從理論上講，氣體的體積應當是零。由此，人們就會明白為什么溫度不可能降到這個標度之下，為什么事實上甚至也不可能達到這個標度，而只能接近它。 　　自然界最冷的地方不是冬季的南極，而是在布莫讓星云。那里的溫度為零下272攝氏度，是目前所知自然界中最寒冷的地方，成為“宇宙冰盒子”。事實上，布莫讓星云的溫度僅比絕對零度高1度多(零下273.15攝氏度)。

這個“熱度”（因為實際上我們談到的溫度總是在絕對零度之上）是作為宇宙起源的大爆炸留存至今的熱度，事實上，這是證明大爆炸理論最顯著有效的證據之一。

在實驗室中人們可以做得更好，能進一步地接近于絕對零度，從上個世紀開始，人們就已經制成了能達到3K的制冷系統，并且在10多年前，在實驗室里達到的最低溫度已是絕對零度之上1／4度了，后來在1995年，科羅拉多大學和美國國家標準研究所的兩位物理學家愛里克·科內爾和卡爾威曼成功地使一些銣原子達到了令人難以置信的溫度，即達到了絕對零度之上的十億分之二十度（2×10^-8 K）。他們利用激光束和“磁陷阱”系統使原子的運動變慢，我們由此可以看到，熱度實際上就是物質的原子運動。非常低的溫度是可以達不到的，而且還要以尋求“阻止”每一單個原子運動，就像打臺球一樣，要使一個球停住就要用另一個球去打它。弄明白這個道理，只要想一想下面這個事實就夠了。在常溫下，氣體的原子以每小時1600公里的速度運動著，而在3K的溫度下則是以每小時1米的速度運動著，而在20nK（2×10^-8 K）的情況下，原子運動的速度就慢得難以測量了。在20nK下還可以發(fā)現物質呈現的新狀態(tài)，這在70年前就被愛因斯坦和印度物理學家玻色（1894～1974）預見了。

事實上，在這樣的非常溫度下，物質呈現的既不是液體狀態(tài)，也不是固體狀態(tài)，更不是氣體狀態(tài)，而是聚集成唯一的“超原子”，它表現為一個單一的實體。