熱、溫度與熱能
絕對零度
絕對零度是可能存在的最冷溫度——溫標的最底端,沒有任何東西能比它更低。它是凱氏溫標上的 0,這也正是這個溫標存在的理由:0 K = −273.15°C。若問「究竟能冷到什麼程度?」這就是大自然給的答案。
在物理上,絕對零度是物質粒子的隨機熱運動達到最低限度時的溫度。古典圖像會說粒子「停止運動」,但這並不完全正確:即使在 0 K,量子力學仍留下一點無法消除的運動,稱為零點能。真正正確的說法是,此時再也無法從系統中取出任何熱能,因為系統已處於它可能的最低能量狀態。
絕對零度可以被逼近到驚人的程度(實驗室已達到十億分之一克耳文的量級),但永遠無法真正達到,這一點由熱力學第三定律所描述。當物質被冷卻逼近這個極限時,會浮現出超導、超流等奇特的新行為。
外太空深處並不是絕對零度:沐浴在大霹靂殘餘的輻射中,它約為 2.7 K——很冷,但仍比真正的最低點高出幾度。
即使是自然界最冷的地方——外太空深處,也還在絕對零度之上幾克耳文處。
在 0 K 時粒子並非真正靜止不動——量子零點能依然存在——而熱力學第三定律指出,絕對零度只能逼近、永遠無法達到。
又稱
另見