温度的意义

温度究竟是什么?现代物理学家认为“温度是物质热运动的一个物理量”，即温度是依物质而存在的，离开了物质就无所谓温度了。在科学上，温度其实是物质里含有能量多少的一种度量。

　　

　　自然界的低温极限

　　

　　科学家经过多年研究，已经有了明确的结论：自然界有一个最低的温度，称为“绝对零度”。物体温度不能“冷”到低于这一极限值，因为在这个温度下，所有物质的分子都停止运动，粘连在一起。绝对零度在国际单位制中记为“OK”，也称为热力学零度。“K”为温度的单位，是为纪念英国物理学家拉格斯男爵开尔文而命名的。OK相当于－273.15℃。

　　人们是怎么发现这个“绝对零度”的?16世纪末叶，法国物理学家阿蒙通发现：在水的沸点以下，温度与气体压力成正比。他认为压力下降应有个限度，因而温度的下降也就有个限度，那时他推算出温度下降的限度是－246℃。科学家还发现，气体的体积与压力和温度都有关系：不论是加大压力，还是降低温度，气体的体积都会缩小。1787年，法国物理学家查理将此写成一个定律：一定质量的气体，压力不变，温度每降低1℃，气体体积的缩小为其在0℃时体积的1／273。照此推算下去就得到了一个结果：最低温度-273.15℃。按照这个说法，温度降到－273.15℃时，气体的体积岂不是要变成零了?这似乎不可能。又过了几十年，科学家换了一种说法，说气体的温度是分子运动的结果，分子相互碰撞才产生温度。物体有温度，是因为分子、原子在运动，运动得越快，温度越高；反之，分子、原子的运动越减弱，温度就越低，越冷越不动，最后达到－273.15℃的时候，分子就完全停止运动了。于是，这个温度就是自然界温度的下限。

　　

　　实验室制造出的最低温度

　　

　　虽然无法比绝对零度更寒冷，不过世界各地的科学家依然你追我赶，看谁能制造出更接近绝对零度的温度环境。

　　2003年，由德、美、奥地利等国科学家组成的一个科学小组改写了人类所达到的最低温度记录：他们在实验室中达到了仅比绝对零度高0.5纳开尔文(1纳开尔文等于10亿分之1开尔文)的温度，而此前的记录是比绝对零度高3纳开尔文。这是人类历史上首次达到绝对零度以上1纳开尔文以内的极端低温!

　　

　　这样的低温是如何达到的呢?冷却其实就是从一个物体取出能量，然后将能量排放到其他地方的过程。如果能做到不断地从物体中夺取能量然后排放掉，物体的温度就会越来越低。要得到超低温度，首先要把物体进行激光冷却。用特定的激光照射被冷却的原子，射入的激光先被吸收，然后会在不同的方向重新射出。掌握好这项技术，就能做到散射的能量较吸收能量稍高。由于总能量守恒，能量的差额取自原子的运动，原子因而被减速，换句话说，原子的温度降低了。

　　

　　超低温现象

　　

　　当环境温度在接近绝对零度的时候，许多物质都会呈现出与平时截然不同的奇妙现象，这就是超低温现象。

　　当温度达到零下190多摄氏度时，空气会变成浅蓝色的液体。鲜花放进液态空气中浸一下，就会变得玻璃一样脆，一摆动就叮当直响。鸡蛋、石蜡等在液态空气中会发光。

　　金属在超低温下也会变得面目全非：水银(汞)在常温下是银色的液体，但是一旦把它放进超低温下，立即就会冻成“大头针”：铅在常温下是软绵绵的，超低温下却变得富有弹性；铅制作的铃铛在常温下摇起来像闷葫芦，用液态空气浸泡过后，摇起来却发出银铃般的清脆响声；锡和铅恰恰相反，好端端的锡壶在超低温下会变成煤灰似的一团粉末。例外的是铜，它在常温和超低温下均能保持很好的韧性和强度，所以许多超低温设备常用铜制作。

　　自1911年以来，科学家发现许多金属在超低温下会呈现“超导现象”，即金属失去电阻!目前世界上的电能大约有四分之一损耗在输电电路上，一旦制作成没有电阻的导线并成功大范围投入使用，那就意味着全世界发电量增加了四分之一!

　　超低温下还存在超流现象。超流体是超低温下具有奇特性质的理想流体，即流体内部完全没有粘滞。超流体所需温度比超导还低。氦有两种同位素，即由2个质子和2个中子组成的氦－4和由2个质子和1个中子组成的氦－3。液态氦－4在冷却到2K以下时，开始出现超流体特征。

　　超低温现象还有许多广泛的运用与诱人的发展前景，相信不久的将来科学家会利用超低温现象为人类造福。

　　

　　最高温度极限是多少?

　　

　　那么温度既然存在最低温极限，是否也存在“最高温度极限”呢?现代物理学还无法回答这个问题。但是，也有科学家提出自己的观点，如中国著名物理学家叶建敏提出的“粒子寿命公式”。他认为存在“绝对至高温度”，这个温度就是所有“粒子顷刻衰变的临界温度”中的一个最高的温度，这也是“宇宙大爆炸”发生时的温度上限。

　　根据“大爆炸”理论，宇宙大爆炸那一刻，温度达到无穷大；宇宙大爆炸后10^-43秒，温度达到10³²K，约为1亿亿亿亿摄氏度；宇宙大爆炸后10^-35秒，宇宙温度继续下降，当时的温度达到10²⁸K，约为10000亿亿亿摄氏度；宇宙大爆炸后10^-32秒，温度约为1亿亿亿摄氏度；宇宙大爆炸10^-12秒后，温度达到1亿亿摄氏度；宇宙大爆炸后10^-6秒，温度达到10000亿摄氏度；宇宙大爆炸后10^-4秒，温度达到1000亿摄氏度，这也是超新星爆发时其星核的温度；宇宙大爆炸后1秒，温度降低到约为100亿摄氏度；在大爆炸后的大约3秒，温度降到了10亿摄氏度，这也是最热的恒星内部的温度。现在人类在实验室内创造的最高温度是35亿摄氏度。

　　

　　责任编辑　蒲　晖

　　

　　人体耐寒与耐热的极限

　　

　　水温在0℃时人可以忍受15分钟，5℃时人可以忍受1小时，10℃时能呆3小时，25℃时能呆一昼夜。就耐高温来讲，曾经有过实验，在相当干燥的空气中，健康人能在50℃的高温中呆上两个小时，在70℃的高温中能呆上15分钟，在100℃的高温中呆上1分钟。但如果在45℃的湿空气中呆上1小时，就会发生中暑昏迷。所以，可以确定的是，人体耐高温极限是受湿度影响的。当气温和湿度达到某一界限时，人体的热量散不出去，体温就要升高，超过人的忍耐极限，便会造成死亡。