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壹億度的溫度怎麽測量的。零下壹億度可以測量嗎。

簡答:

壹億度的溫度可以靠測量與溫度相關的電磁波(無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線等)計算出來。。。

零下壹億度是不存在的,最低溫度(絕對零度)就是零下-273.15攝氏度。。。

詳細解答:

2010年初,美國科學家在實驗室環境下創造了4萬億攝氏度高溫紀錄,以模擬宇宙“大爆炸”後的情形,為探索宇宙成因提供素材。

這項實驗由美國布魯克黑文國立實驗室完成,2月15日由研究小組負責人史蒂文·維格朵在首都華盛頓借美國物理學會會議之際宣布。

布魯克黑文國立實驗室隸屬於美國政府能源部,位於紐約州阿普頓。

實驗室擁有壹臺相對論重離子對撞機(RHIC),環路周長為3.8公裏,建在地下4米處,以貴金屬金的離子為材料,加速進而實現數以10億次計的對撞,產生持續時間為千分之壹秒,即毫秒的高溫。

“RHIC的設計目標,”維格朵說,“就是為了模擬宇宙形成初期所處的溫度,產生相應的物質。”

對4萬億攝氏度高溫的確認,由計算機實現。

4萬億度的高溫是如何“測”出來的,這樣的溫度意味著什麽?

從直觀上來說,溫度和人對冷熱的感受有關。冷熱是人類最容易直觀地感覺到,但同時又最晚被理解的現象之壹。從人類誕生之日,就已經註意到春暖冬寒。真正從科學上研究熱的熱力學還是1656年才出現的。當年,愛爾蘭科學家波義爾和英格蘭科學家胡克繼續“馬德堡半球”實驗開創的氣體真空研究,終於發現氣體體積、壓力和溫度之間存在著復雜的關系。

1714年,荷蘭人華倫海特(Daniel Fahrenheit)改良水銀溫度計,定出華氏溫標,建立了溫度測量的壹個***同的標準,使熱學走上了實驗科學的道路。1824年,法國科學家卡諾,第壹個把熱和動力聯系起來,是熱力學的真正的理論基礎建立者。經過許多科學家兩百年的努力,到1912年,能斯脫(Walther Hermann Nernst)提出熱力學第三定律後,人們對熱的本質才有了正確的認識,並逐步建立起熱學的科學理論。

攝氏溫度是目前世界使用比較廣泛的壹種溫標。它是18世紀瑞典天文學家攝爾修斯(Anders Celsius)提出來的。在1標準大氣壓下,他把水的沸點定為100℃,水的凝固點定為0℃,其間分成100等分,1等分為攝氏1度。這種溫度表被稱為攝氏溫標(又叫百分溫標)。後人為了紀念攝爾修斯,用他的名字第壹個字母“C”來表示。

在美國,人們采用華氏溫標。華氏溫標是1714年由荷蘭人華倫海特制定的。在這壹年,他制成了第壹支玻璃水銀溫度計。華氏溫標以冰水混合物為32℉(即冰點),而以水沸點的溫度為212℉。

由此可知,攝氏溫度和華氏溫度的思路完全壹樣,只是0點不同,刻度大小也不壹樣。就溫度範圍來說,攝氏溫標1度等於華氏溫標9/5度,而0℃相當於 32℉,所以把華氏度減去32,再乘以5/9就得出攝氏度。利用這個換算公式,可以知道“華氏451”等於233℃;而“102華氏度”相當於39℃。

有了溫度計,人們可以更深入、更準確地研究熱。最初,科學家們認為熱是壹種單獨存在的物質。這個理論被稱為“熱質說”。這種說法把傳熱過程看作是“熱質”的流動過程,並且產生了“熱質守恒定律”。這種學說沒法解釋摩擦生熱,所以壹直受到挑戰。1798年,英國物理學家倫福德通過摩擦生熱的實驗提出熱是物質的壹種運動形式。1799年,英國科學家戴維的冰摩擦生水的實驗更推翻了熱質說。

現在,科學家已經確認熱不是壹種單獨的物質,而是物質內粒子無規則運動造成的現象,而溫度正是度量這種無規則運動強度的方法。所以,我們可以這樣粗略地理解溫度:溫度高就說明物質內粒子無規則運動速度大,反之說明物質內無規則運動速度小。實際上,物質內粒子的運動速度並不相同,溫度是“粒子運動激烈程度(動能)平均值的壹個指標”。

根據溫度的定義,無論是攝氏溫度還是華氏溫度,它們的“零度”都不是真正的“零度”。因為在此溫度下物體的粒子還在做著相當激烈的運動。科學家認為,這個最低溫度確實存在,被稱為“絕對零度”,它等於 -273.15℃。不過,宇宙中沒有什麽地方是絕對零度,因為只要有物質,多少會受到周圍輻射等因素的作用而產生粒子的運動。宇宙中最冷的天體“布莫讓星雲”(Boomerang Nebula)的溫度是-272℃。同時,根據熱力學第三定律,熱量只能從溫度高的物體傳到溫度低的物體,要使物體降溫到絕對零度,只能用低於這個溫度的物體來吸取它的熱量,這肯定是不可能的,所以人工也沒法制造出絕對零度。有“絕對零度”,就有“絕對溫度”。絕對溫度以絕對零度為零度,溫度間隔和攝氏度壹樣,其單位是開爾文(K),絕對溫度等於攝氏溫度加273.15。

定義了零度,我們就可以定義更高的溫度。水銀溫度計根據汞熱漲冷縮原理制成。它壹般只能被用於測量150℃以下的溫度。壹旦超過2000℃,任何需要熱傳遞的接觸式溫度計都沒法用了。不過,不用接觸傳熱科學家們也能測溫。基於溫度和能量的關系,科學家可以計算出不同溫度放射出的電磁波波長。電磁波按照從長到短的不同波長來區分,依次是無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線等。壹般來說,波長越短的電磁波,攜帶的能量越高。因此,物體的溫度越高,它所發出的電磁波中所包含的短波長成分也越多。所以,可以通過天文望遠鏡觀察天體放射的電磁波,來了解它們的溫度。用這種方法,我們可以知道太陽的中心溫度大約是2000萬度。

美國科學家已經在相對論重子對撞機中制造出了4萬億度的高溫,這個數據是通過參與碰撞的粒子的能量算出來的,當然也可以觀測到壹些和這個溫度相關的現象,比如電磁輻射。

有人會問,這4萬億度的高溫是在加速器的管子裏生成的,那管子還不全融化了啊?這就牽扯到壹個重要的科學事實:溫度和我們感受到的熱是兩回事!當我們泡溫泉的時候,水溫達到50℃就覺得燙得不行了,可蒸桑拿的時候,桑拿房的室溫達到80℃我們也不會被燙傷。這是因為溫泉裏水分子的密度比蒸拿房裏的氣體分子密度高得多。它能夠把更多的熱量(也就是粒子的動能)傳給人體,所以50℃的溫泉池比80℃的桑拿房要“熱”得多。我們還可以找到更極端的案例,距地球50億光年的地方有壹個RXJ1347.51145星系,其內部存在溫度高達3億℃的氣體,但是假如我們置身其中,卻根本就不會感到熱!因為那些氣體的密度非常低,每壹立方厘米大約只有0.0001到0.01個原子(或離子)。同樣的道理,對撞機裏的高溫也不會熔化管子,因為對撞機裏的物質是很少的。

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