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温度(物理量)

温度(temperature)是表示物体冷热程度的物理量,微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量,而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。

它规定了温度的读数起点(零点)和测量温度的基本单位。国际单位为热力学温标(K)。目前国际上用得较多的其他温标有华氏温标(°F)、摄氏温标(°C)和国际实用温标。

从分子运动论观点看,温度是物体分子运动平均动能的标志。温度是大量分子热运动的集体表现,含有统计意义。对于个别分子来说,温度是没有意义的。根据某个可观察现象(如水银柱的膨胀),按照几种任意标度之一所测得的冷热程度。

根据某个可观察现象(如水银柱的膨胀),按照几种任意标度之一所测得的冷热程度。温度是物体内分子间平动动能的一种表现形式。分子运动愈快,即温度愈高,物体愈热;分子运动愈慢,即温度愈低,物体愈冷。从分子运动论观点看,温度是物体分子运动平均动能的标志,温度是分子热运动的集体表现,含有统计意义。

(温度高到一定程度把空气中的氧气物质燃烧化为火焰传递热可导致物质融化融解高到极致便毁灭物质(质量)能量一切;温度低到一定程度便可以与水或空气或身体(血液)中的水分凝固成冰传递冷,冰冻可导致物质碎裂,冷到极致可碎裂物质质量能量一切危及生命的都可以改变物体的移动(运动)速度。)

对于真空而言,温度就表现为环境温度,是物体在该真空环境下,物体内分子间平均动能的一种表现形式。物体在不同热源辐射下的不同真空里,物体的温度是不同的,这一现象为真空环境温度。比如,物体在离太阳较近的太空中,温度较高;物体在离太阳较远的太空中,反之,温度较低。这是太阳辐射对太空环境温度的影响。

大气层中气体的温度是气温,是气象学常用名词。它直接受日射所影响:日射越多,气温越高。中国以摄氏温标(℃)表示。气象部门所说的地面气温,就是指高地面约1.5m处百叶箱中的温度。

气象台站用来测量近地面空气温度的主要仪器是装有水银或酒精的玻璃管温度表。因为温度表本身吸收太阳热量的能力比空气大,,晒下指示的读数往往高于它周围空气的实际温度,所以测量近地面空气温度时,通常都把温度表放在离地约1.5m处四面通风的百叶箱里。

1.冷热的程度。冰心《姑姑分》:“你将永远是花房里的一盆小花,风雨不侵的在划一的温度之下,娇嫩的开放着。”《小说选刊》1981年第8期:“小兄弟,不能光讲风度,忘记温度,要穿厚实一些。”

2.指热度。老舍《离婚》第二十:“夏天顶好不去拜访亲友,特别是胖人。可是吴太太必须出来寻亲问友,好像只为给人家屋里增加些温度。” [1]

以绝对零度作为计算起点的温度。即将水三相点的温度准确定义为273.16K后所得到的温度,过去也曾称为绝对温度。开尔文温度常用符号K表示,其单位为开尔文,定义为水三相点温度的1/273.16。开尔文温度和人们习惯使用的摄氏温度相差一个常数273.15,即=+273.15(是摄氏温度的符号)。 [2]

例如,用摄氏温度表示的水三相点温度为0.01℃,而用开尔文温度表示则为 273.16K。开尔文温度与摄氏温度的区别只是计算温度的起点不同,即零点不同,彼此相差一个常数,可以相互换算。这两者之间的区别不能够与热力学温度和国际实用温标温度之间的区别相混淆,后两者间的区别是定义上的差别。热力学温度可以表示成开尔文温度;同样,国际实用温标温度也可以表示成开尔文温度。当然,它们也都可以表示成摄氏温度。所以1℃=274.15K,0℃=273.15K。

华氏度(Fahrenheit) 和摄氏度(Centigrade)都是用来计量温度的单位。包括中国在内的世界上很多国家都使用摄氏度,美国和其他一些英语国家使用华氏度而较少使用摄氏度。

它是以其发明者Gabriel D. Fahrenheit(1681-1736)命名的,其结冰点是32°F,沸点为211.9532°F。 1714年德国人法勒海特(Fahrenheit)以水银为测温介质,制成玻璃水银温度计,选取氯化铵和冰水的混合物的温度为温度计的零度,人体温度为温度计的100度,把水银温度计从0度到100度按水银的体积膨胀距离分成100份,每一份为1华氏度,记作“1”。包括我国在内的世界上绝大多数国家都使用摄氏度;世界上仅存5个国家使用华氏度,包括巴哈马、伯利兹、英属开曼群岛、帕劳、美利坚合众国及其他附属领土(波多黎各、关岛、美属维京群岛)。

它的发明者是Anders Celsius(1701-1744),其结冰点是0℃,沸点为99.974℃。 1740年瑞典人摄氏(Celsius)提出在标准大气压下,把冰水混合物的温度规定为0度,水的沸腾温度规定为99.974度。根据水这两个固定温度点来对玻璃水银温度计进行分度。两点间作100等分,每一份称为1摄氏度。记作1℃。摄氏温度已被纳入国际单位制。物理学中摄氏温度表示为t,绝对温度(单位:开尔文)表示为T,摄氏温度的定义是t=T-273.15。摄氏度是表示摄氏温度时代替开尔文的一个专门名称,在数值上1K=1℃。

摄氏温度和华氏温度的关系 :T = 1.8t℃ + 32 (t为摄氏温度数,T为华氏温度数)

摄氏温度和开尔文温度的关系: °K=℃+273.15


  不同的温标下的温度

为了定量地进行温度的测量,首先必须确定温度的数值表示方法,然后以此为根据对温度计进行刻度。温度的数值表示法叫做温标。所谓数值表示法包括两个方面:一是确定温度数值大小的依据;二是标度方法。具体说来又包含以下三个要素:

第一,选定测温物质及其测温属性,此属性用数值表示即某种物质的测温参量X(如铂的电阻;热电偶的温差电动势等。)

第二,确定测温参量与温度之间的关系(在尚未确立任何温标之前,这种关系只是在一定经验的基础上作出的假定关系)。

例如确定为线性关系

t=aX+b (2.1)

(2.1)式中的a、b需要由所取的两个标准温度点的数值确定;又如确定温度与测温参量间为正比关系

T=aX (2.2)

式中的a只由一个标准温度点即可确定。

第三,确定标准温度点并规定其数值,此即标度方法。

以上三个要素实际包括了五个方面的内容即:

①测温质;

②测温性质(测温参量);

③温度与测温参量间的关系;

④标准温度点;

⑤标准温度点的数值。

任何一种温标,在这五个方面都有确定的内容(除热力学温标不涉及测温质外),改变其中的任何一条就成为另一种温标。但是由于一种温标的名称不可能把建立该种温标的所有因素都表达出来,加上一些书籍在介绍温标的种类时没有严格按照概念划分的原则(如在每次划分时只能根据同一标准),而是把按不同标准划分的不同温标一起并列起来,这就容易使人分不清温标究竟有几种;各种温标的区别以及它们之间的联系是什么。

现将各种温标分类介绍如下:

(即三要素的第三条)不同分为:

①华氏温标

由华伦海特(Fahrenheit 1686──1736荷兰)于1714年建立。他最初规定氯化铵与冰的混合物为0°F;人的体温为100°F。后来规定在标准状态下纯水与冰的混合物为32°F;水的沸点为211.9532°F。两个标准点之间均匀划为180等分,每份为1°F。

②列氏温标

由列奥缪尔(Reaumur 1685──1757法国)于1740年建立。他将水的冰点定为0°R;将酒精体积改变千分之一的温度变化为1°R。这样,水的沸点为79.9792°R。

③摄氏温标

由摄尔修斯(Celsius 1710──1744瑞典)于1742年建立。最初,他将水的冰点定为0°C;水的沸点定为99.974°C,后来他接受了瑞典科学家林列的建议,把两个温度点的数值对调了过来。1960年国际计量大会对摄氏温标作了新的定义,规定它由热力学温标导出。摄氏温度(符号t)的定义为t/°C=T/K-273.15。

④开氏温标

由开尔文(Lord Kelvin 1824──1907英国)于1848年建立。1954年国际计量大会规定水的三相点的温度为273.16K。这个数值的规定有其历史的原因。

Ⅰ、为了使开尔文温标每一度的温度间隔与早已建立并广为使用的摄氏标度法每一度的间隔相等;

Ⅱ、按理想气体温标,通过实验并外推得出理想气体的热膨胀率为1/273.15。由此确定-273.15°C为绝对温度的零度,而冰点的绝对温度为273.15K;

Ⅲ、将标准温度点由水的冰点改为水的三相点(相差0.01°C)时,按理想气体温标确定的水的三相点的温度就确定为273.16K。

包括测温质,测温参量X及其与温度间的关系。

①经验温标

利用某一特定测温物质的某特定测温属性随温度的变化关系而确定的温标,习惯上常称为某某温度计。如水银温度计,酒精温度计,铂电阻温度计,定容氢气温度计等。

一般说来,按同一标度法(如开氏)但用不同测温质的同一测温参量(如规定铜──康铜温差电偶其温差电动势与温度T成正比;铜钢温差电偶其温差电动势与温度T成正比);或同一物质不同测温参量(如水银的体积与温度T成正比;水银的电阻与T成正比);或不同测温质不同测温参量(如铜康铜开氏标度法;铂电阻开氏标度法)所建立的不同温标制成的不同的温度计,去测量同一待测系统、同一平衡态的温度时,它们的读数并不严格一致。这是因为不同物质的不同属性随温度的变化关系并不相同。

因此,我们规定某一测温质的测温属性随温度变化为正比关系而建立起一种经验温标,再用按这种温标做成的温度计去测量其它测量属性随温度的变化关系,它就一般不再是正比关系了。然而我们在建立不同温标时,却又分别规定它们与温度成正比关系。这样制成的各个温度计必然会造成读数上的差别。例如用铜康铜(开氏标度法)温度计和铂电阻(开氏标度法)温度计,同时去测氮的正常沸点,前者的读数为32K而后者为54.5K。

这个问题,对度量衡而言是一个严重的问题。为寻求理想的标准温标(不因测温质、测温参量不同而读数出现差异)经历了由经验温标──半理论性温标──理论性温标的漫长过程。

②半理论性温标──理想气体温标

理想气体温标的建立,几乎所有普通物理教材中都有详细介绍,故在此不再赘述。

理想气体温标比起经验温标,其优点在于它与任何气体的任何特定性质无关。不论用何种气体,在外推到压强为零时,由它们所确定的温度值都一样。但是,理想气体温标毕竟还要依赖于气体的共性,对极低温度(氦气在低于1.01×10Pa的蒸汽压下的沸点1K以下)和高温(1000°C以上)不适用。并且,理想气体温标在具体操作上也不够便捷。

③理论温标──热力学温标

我们在此也不再重述热力学温标建立的过程。众所周知,在热力学温标中,热量Q起着测温参量的作用,然而比值Q1/Q2(Q1为可逆机从高温热源吸收的热量;Q2为可逆机向低温热源放出的热量)并不依赖于任何物质的特性。因此,热力学温标与测温物质无关。

当然,任何一种温标都必须是某种测量依据与某种标度法的结合。一般地说,任何一种标度法可以用于不同的测温质的某种测温参量。如水银摄氏温度计,酒精摄氏温度计;任何一种测温参量也可以采用不同的标度法。如理想气体开尔文温标,理想气体摄氏温标。但是以热量Q为测温参量的热力学温标,其标度法只取开氏标度法,所依据的是热力学第二定律,这是它与其它温标根本不同之点。

④协议性温标

热力学温标是不依赖任何具体测温物质及其测温属性的温标,当然是最理想的温标。但是,我们无法制造出可逆热机,因而无法测出可逆热机从高温热源吸收的热量与向低温热源放出热量之比。但是当理论上证明了,选用开尔文标度法,按热力学温标测定的温度与按理想气体温标测定的温度相同时,就可以用理想气体温标来实现热力学温标。

但是,由于由理想气体温标测温程序繁复,极不方便快捷,并有一定的适用范围。国际计量大会曾多次开会讨论制定国际实用温标,以便能简单、方便、正确地测量温度。1927年拟定了第一个国际实用温标(ITS──27)。以后随着科学技术不断发展经1948、1960、1990年历次国际计量大会的修订,使国际实用温标日臻完善。国际实用温标的基本思想是:将温度范围分成几个区域,每个区域采用操作起来较为简便的温度计。但它们的刻度均以热力学温标逼近,即在不同的温区有不同的标准公式。这样,在温度计上的刻度不一定是均匀的,但测出的温度却尽可能接近热力学温度。协议性温标随科学技术水平的提高不断改进,以便缩小国际实用温标与热力学温标之间的差距。例如更精确地测定标准温度点的温度;修正内插公式;改进基准温度计等。

代号为ITS──90(International Temperature Scale of 1990)

其要点如下:

①以热力学温标为基本温标。

②热力学温度以符号T表示,单位为开尔文,简称为开,符号K。

③1K的大小定义为水的三相点热力学温度的1/273.16。

④摄氏温度(符号为t)规定由热力学温度导出,其定义为t=T-273.15。摄氏温度的单位称摄氏度,符号为°C,其大小与开尔文相同。

⑤划分四个温度段,指定各温度段的基准温度计:

Ⅰ、0.65 K5.0 K。在此温度段,基准温度计为He蒸汽压温度计。

Ⅱ、3.0 K──24.5561 K(氖的三相点)。在此温度段,基准温度计为He定体气体温度计。

Ⅲ、13.8033 K(平衡氢的三相点)──1234.93 K(银的凝固点)。在此温度段,基准温度计为铂电阻温度计。

Ⅳ、1234.94 K以上,根据普朗克辐射定律定义。

ITS──90定义了十七个标准温度点列于下表。

氦在一大气压下的沸点

3~5

-270.15~-268.15

平衡氢的三相点

13.8033

-259.3467

平衡氢在25/26标准大气压下的沸点

≈17

≈-256.15

平衡氢在一个标准大气压下的沸点

≈20.3

≈252.85

氖三相点

24.5561

-248.5939

氧三相点

54.3584

-218.7916

氩三相点

83.8058

-189.3442

汞三相点

234.3156

-38.8344

水三相点

273.16

0.01

镓熔点

302.9146

29.7646

铟凝固点

429.7485

156.5985

锡凝固点

505.078

231.928

锌凝固点

692.677

419.527

铝凝固点

933.473

660.323

银凝固点

1234.93

961.78

金凝固点

1337.33

1064.18

铜凝固点

1357.77

1084.62

接触式测温法的特点是测温元件直接与被测对象接触,两者之间进行充分的热交换,最后达到热平衡,这时感温元件的某一物理参数的量值就代表了被测对象的温度值。这种方法优点是直观可靠,缺点是感温元件影响被测温度场的分布,接触不良等都会带来测量误差,另外温度太高和腐蚀性介质对感温元件的性能和寿命会产生不利影响。 [3]

非接触式测温法的特点是感温元件不与被测对象相接触,而是通过辐射进行热交换,故可以避免接触式测温法的缺点,具有较高的测温上限。此外,非接触式测温法热惯性小,可达1/1000S,故便于测量运动物体的温度和快速变化的温度。由于受物体的发射率、被测对象到仪表之间的距离以及烟尘、水汽等其他的介质的影响,这种方法一般测温误差较大。

依据温度对人体的影响不同可以再分为以下测量指标。

干球温度

干球温度是中国现行的评价矿井气候条件的指标之一。特点:在一定程度上直接反映出矿井气候条件的好坏。指标比较简单,使用方便。但这个指标只反映了气温对矿井气候条件的影响,而没有反映出气候条件对人体热平衡的综合作用。

湿球温度

湿球温度这个指标可以反映空气温度和相对湿度对人体热平衡的影响,比干球温度要合理些。但这个指标仍没有反映风速对人体热平衡的影响。

等效温度

等效温度定义为湿空气的焓与比热的比值。它是一个以能量为基础来评价矿井气候条件的指标。

同感温度

这个指标是通过实验,凭受试者对环境的感觉而得出的同感温度计算图。

卡他度

卡他度用卡他计测定。特点:反映了气温和风速对气候条件的影响,但没有反映空气湿度的影响。为了测出温度、湿度和风速三者的综合作用效果。

如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡(温度相同),则它们彼此也必定处于热平衡。这一结论称做“热力学第零定律”。热力学第零定律的重要性在于它给出了温度的定义和温度的测量方法。定律中所说的热力学系统是指由大量分子、原子组成的物体或物体系。它为建立温度概念提供了实验基础。 [4]

这个定律反映出处在同一热平衡状态的所有的热力学系统都具有一个共同的宏观特征,这一特征是由这些互为热平衡系统的状态所决定的一个数值相等的状态函数,这个状态函数被定义为温度。而温度相等是热平衡之必要的条件。

地球人类对大气的无节制排放所引起的地球整体升温,厄尔尼诺现象,地球温室效应,同时也影响着整个地球的生态平衡与人类的和谐发展。

温度(°C)

音速(m/s)

空气密度(kg/m3)

声阻抗(s/m3)

-10

324.9

1.341

436.5

-5

328.0

1.316

432.4

0

331.0

1.293

428.3

5

334.0

1.269

424.5

10

337.0

1.247

420.7

15

340.0

1.225

417.0

20

342.9

1.204

413.5

25

345.8

1.184

410.0

30

348.7

1.164

406.6

生理学家研究认为,30℃左右是人体感觉最佳的环境温度,也是最接近人皮肤的温度。 [5]

33℃汗腺开始启动 在这种温度下工作2-3小时,人体“空调”汗腺就开始启动,通过微微出汗散发蓄积的体温。

35℃散热机能立即反应 此时,浅静脉扩张,皮肤冒汗,心跳加快,血液循环加速。对个别年老体弱散热不良者,需要配合局部降温,或启动室内空调降低人体温度。

36℃一级警报 在这个温度中,人体通过蒸发汗水散发热量进行“自我冷却”,每天要排出汗液和钠、维生素及其他矿物质,血容量也随之减少。此时,要及时补充含盐、维生素及矿物质的饮料,以防体内电解质紊乱,同时还应启动其它降温措施。

38℃二级警报 气温升至38℃,人体汗腺排汗已难以确保正常体温,不仅肺部急促“喘气”以呼出热量,就连心脏也要加快速度,输出比平时多60%的血液至体表,参与散热。这时,降温措施、心脏药物保健及治疗均不可有丝毫的松懈。

39℃三级警报 汗腺疲于奔命地工作,此时容易出现心脏病猝发之危险。

40℃四级警报 高温已令人头昏眼花,此时人必须立即到阴凉地方或借助冰块等降温,有不适者需马上送医院治疗。

41℃五级警报 人体排汗、呼吸、血液循环……一切能参与降温的器官,在开足马力后已接近强弩之末,此时对体弱多病的患者和老年人来说,是一个“休克温度”,一定要特别小心。

42℃六级警报 人体已经无法呼吸,应使用冰块降温,不降温的话,会使人死亡。 [5]

非金属材料在低温下也能表现出磁性,这种磁体适用于制造新型计算机存储设备绝缘设备等。但这类材料在温度超过一定限度时就会失去磁性。临界温度最高的非金属磁体在-230℃左右,即使施加高压也仅能提高到-208℃。

低温世界就像魔术师,各种物质出现奇妙变化。空气在-190℃时会变成浅蓝色液体,如果把鸡蛋放进去,它会产生浅蓝色的荧光,摔在地上会像皮球一样弹起来;鲜艳的花朵放进去,会变成玻璃一样光闪闪,轻轻的一敲发出“叮当”响,重敲竟破碎了,从鱼缸捞出一条金鱼头朝下放进液体中,金鱼再取出来就变得硬梆梆,晶莹透明,仿佛水晶玻璃制成的“工艺品”,再将这“玻璃金鱼”放回鱼缸的水中,奇怪的是金鱼竟然复活了,又摆动着轻纱一般的尾巴游了起来。

-170℃:生命存活的低温极限这样的温度已有最简单的微生物能够生存了。观察表明,大肠杆菌、伤寒杆菌和化脓性葡萄球菌均能在-170℃下生存。 [6]

-140℃:液氮低温加工橡胶品

橡胶制品是很难降解的高分子弹性材料,将它粉碎到具有广泛用途的精细胶粉十分困难。国际上利用废轮胎工业化生产精细胶粉的方法主要采用液氮低温冷冻法,即将橡胶在-130℃到-140℃的温度下冷冻成玻璃化状态再加以粉碎,就能轻易获得优良的精细胶粉。

-117℃:酒精温度计

温度计中红色的液体是酒精,酒精在-117℃才会凝结。因而在地球上温度最低的南极洲,酒精温度计也能用。当然温度低于-117℃时,酒精温度计也派不上用场了。

-100℃:最冷的压缩机

一个国外电脑玩家使用了超过4个压缩机,自制了一套可以降温到零下100℃的压缩机系统,来给CPU处理器降温!

-89.2℃:地球陆地最低温

在南极的内陆,人们已经测到-89.2℃的低温。

-80℃:SARS病毒仍可存活

SARS病毒的一个显著特点是怕热不怕冷,即使是在-80℃它还能至少生存4天,甚至多达21天,而在56℃下SARS病毒的生存时间不超过90分钟。

-70℃:北极最低气温

北极地区年平均气温北极地区年平均气温在-15℃~-20℃之间,比南极年平均气温高25℃,冬季时(1月)极夜期为180天,最低气温在-70℃。低温可预防某些疾病,生活在北极的爱斯基摩人是靠吃海豹肉和海豹油为主,当地人很少有心脏病、心血管、高血压、关节炎等疾病。

-52.3℃:中国最冷气温

在中国有过低于-50℃的地区记录不多。中国内蒙古自治区大兴安岭的矣渡河在1922年1月16日曾观测到-50.1℃的温度,是新中国成立前气温记录中的最低值。

新中国成立后,新疆北部的一个气象站在1960年1月20日以-50.7℃的低温首次打破了记录,接着1月21日又以-51.5℃再创全国新记录。中国最北的气象站黑龙江省漠河气象站1968年12月27日清晨测得了-50.9℃,而在1969年2月13日漠河终于诞生了中国现有气象资料中的极端最低气温记录:-52.3℃。

世界上最不怕冷的花,是出产在中国的雪莲,即使-50℃,也鲜花盛开。

0℃:水的冰点

地球表面的70%是被水覆盖着的,约有14亿千立方米的水量,其中有96.5%是海水,剩下的虽是淡水,但其中一半以上是冰。所以说地球是一个水的星球,正是这样的星球才能孕育出生命,所以“水”是生命之源。有了生命就有生机活力,世界才会更精彩。

既然水能结成冰,水也能变成气体扩散在空气中。当水在0℃时结成冰,就会失去流动性,不再是液体。所以有0℃是“水的冰点”之称。

10℃:凉爽宜人的赤道城

在南美洲的厄瓜多尔国的首都基多城里,赤道线恰好通过该城。不少人认为通过赤道的城市一定很热。但事实并非如此,这里不论春、夏、秋、冬,一年中月平均气温都在10℃左右,年平均温差只有4℃。是一个四季如春、凉爽宜人的赤道城。

20℃:双孢蘑菇菌丝生长温度

双孢蘑菇菌丝可在5℃~33℃生长,适宜生长温度20℃~25℃,最适宜生长温度22℃~24℃,高温致死温度为34℃~35℃。

30℃:蚊子适宜生存的温度

蚊子最喜欢的温度是30℃左右,太高了也受不了。秋天气候变冷温度降到10℃以下时,它们就会停止繁殖,不食不动进入冬眠,直到第二年春天激醒后又出来。

40℃:人体自身的温度极限

人属于恒温动物,一般说来不会超出35℃~42℃的范围,41℃时人体器官肝、肾、脑将发生功能障碍,连续几天42℃的高烧,足以致使成年人丧命。

50~60℃:地球现最热温度

由于沙漠地区的云量少,日照强,又缺乏植被覆盖,空气湿度小,因此白天气温上升极快,大部分时间都在30℃以上,中午最热的时候,温度能上升到50℃以上。在北非曾有高达58℃的记录(1922年9月13日的利比亚)。

70℃:人类味觉最宜的温度

生理和心理学家的研究表明,人们食用食品时所获得的多种多样的味道感觉,实质上是由于味道和嗅觉协同作用的结果。一些可以热喝的饮料,如咖啡,其温度在70℃时才味美可口,热牛奶、热菜和面包的温度在70℃左右最为好喝。有些油炸类食品,比如油炸虾,温度应保持在70℃左右,虽然吃起来还有些烫,但这时的味道最美。

100℃:水的沸点

在一个大气压下,当水开时,它的温度是100℃而且只能保持100℃。但是人们在海拔8000多米的珠穆朗玛峰上煮鸡蛋时开水最高只有80℃,那是因为在8000多米高的地方气压低了,所以水的沸点只有也降低了。

200℃:地下热岩发电

英国从1987年开始进行岩浆发电实验。在英国一个温度最高的热岩地带,其在6000米深处的热岩可以把水加热到200℃,然后将200℃水的热能再转为电能。

500℃:聚光式太阳灶

这种太阳灶是利用抛物面形的反射镜聚光获得较高温度,直径一般为12米。由于能量集中,因而热效率较高,可获得500℃的高温。这种聚光式太阳灶在中国农村的一些家庭中,用来做饭、炒菜、煮饲料、烧水。

700℃:烟头、蚊香的温度

烟头的表面温度虽然只有250℃~300℃,烟头的中心温度一般在700℃~800℃左右,蚊香的燃烧温度也达700℃。

800℃:火山熔岩温度

在火山爆发时,总会喷出大量红色的火山熔岩。刚喷出时一般是液体状态,通常温度在800℃1000℃左右,火山熔岩在流淌的过程中,不断向大气和大地表面散热,产生大量的烟雾。所以火山熔岩在冷却时凝固都是由外向里进行的。

1000℃:钻石的形成

常言道:“钻石是女士的最佳良伴”。有趣的是:钻石原来只是纯碳,而碳是仅次于氢、氦和氧的宇宙间第四种最常见的化学元素。因此,钻石的罕有并不源自其化学元素成分,而是在于它形成的方法和地点。地球上的钻石相信是在100至300公里深;温度接近1000℃的地底形成,其后因火山爆发而带至地面。单以化学成分来看,钻石和用来制造铅笔芯的石墨,其实是近亲。如果你把钻石放入高温火炉;那么最终只会化为普通的石墨。

3000℃:玻璃碳

玻璃碳是一种类似玻璃的碳,它兼有玻璃及碳素材料的双重性能。这种物质如果在真空或非氧化性气氛下的工作温度可达3000℃,而且耐热震性能好,可以作为熔炼高纯物质的坩埚,半导体外延炉感应加热板等,在科学上应用很广泛。

7000℃:地热能

地热能是由地壳抽取的天然热能、这种能量来自地球内部的熔岩,并以热力形式存在,是引致火山爆发及地震的能量。地球内部的温度高达7000℃。

9000℃:水稻的积温

积温是某一时段内逐日平均气温之和。中国云南西南部、广东、福建、海南和台湾等省全年积温都是在8000℃以上,而最南端的海南乐东县莺歌海至三亚沿海一带、西沙永兴岛的全年积温更达9000℃,热量资源极为丰富,适宜水稻等喜温作物生长。这些地区的水稻生长普遍两季乃至三季。

510000000℃:人类创造的最高温度

人类所能产生的最高温是510000000℃约比太阳的中心热30倍,该温度是美国新泽西的普林斯顿等离子物理实验室中的托卡马克核聚变反应堆利用氘和氚的等离子混合体于1994年5月27日创造出来的。

1.416833×10^32℃:普朗克温度

普朗克温度是温度的基础上限;现代科学认为推测任何东西比这更热是毫无意义的。据现时的物理宇宙学,这是宇宙大爆炸第一个瞬间的温度。

经过科学家的验证,最佳生活温度如下:

阳光浴的温度为15-30℃;

居室温度保持在20-25℃;

洗澡水的温度为37-44℃;

洗脚水的温度为38-43℃;

冷水浴的温度为18-20℃;

饭菜的温度30-42;

饮水时的温度为30-40℃;

泡茶的温度为70-80℃;

面包的温度为75-99.974℃;

衣服的温度为36-60℃;

衣服的温度必须比体温高;

穿衣保持最佳舒适感时,则皮肤的平均温度为33℃。

-270.15℃:宇宙微波背景辐射

宇宙微波背景辐射是“宇宙大爆炸”所遗留下的布满整个宇宙空间的热辐射,反映的是宇宙年龄在只有38万年时的状况,其值为接近绝对零度的3K。

-260℃:星际尘埃温度

在寒冷的宇宙空间,星际尘埃的温度可低达-260℃。

-250℃:低温火箭发动机

印度空间研究组织试验成功了一种低温火箭发动机,该发动机的燃料温度为-250℃。在其带动下,发动机冲压涡轮的最高速度达到4万转每分钟,标志着印度空间研究水平跨越了一个具有重要意义的里程碑。

4000℃:太阳黑子中心温度

大家都知道太阳黑子,太阳黑子出现比较多的情况下,会产生地磁暴给人们工作带来很多不方便。例如:航海的船舶迷失方向,通信信号连接不上。那么太阳黑子其实并不黑,它们中心的温度在4000℃以上。亮度仍可与上下弦时半个月亮的光相比。只不过在明亮的光球反衬下就显得很黑。

5000℃:日珥基本温度

日珥主要突出日两边缘的一种太阳活动现象。它们比太阳圆面暗弱得多,在一般情况下被日晕淹没,不能直接看到,只有在日全食时通过望远镜才能看到。日珥的温度在50008000℃之间,一般可以扩散到几十万公里、形状千奇百怪。有的日珥能长期存在。奇怪的是日珥和日冕的温度、密度相差800倍,何以能长期共存,科学家们正在研究。

1000000℃:日冕温度

太阳日冕的温度高达100万℃。俄罗斯科学院圣彼堡技术物理大学成功地研制出一种温度计,可以快速测量热核反应堆中等离子体温度。科研人员在该温度计中使用了特殊结构的激光光源,从而在瞬间就能测量出温度高达1000000℃的等离子体的温度。

15000000℃:太阳的中心温度

太阳表面温度为6000℃,但是,太阳内部的核聚变需要极高的温度,足以使任何物体沸腾!!!而等离子体的温度更高………………

-160℃:水星夜间温度  离太阳最近的水星,它和太阳的平均距离为5790万公里,是太阳最近的行星。它表面温差最大,因为没有大气的调节,向阳面的温度最高时可达430℃,但背阳面的夜间温度可降至-160℃,昼夜温度差近600℃,这可是一个处于火和冰间的世界。温度变化如此巨大,水星上是不可能有生命的。

-120℃金星最低温度

金星日夜温差最大,金星白天温度可达480℃;夜晚最低温度可达120℃,因此,日夜温差可达600度左右。

-60℃:火星的温度

在远离地球的火星上,平均温度是-60℃。

-150℃:木星表面温度

木星是太阳系中的第五个行星,木星为太阳系最大的行星,其内部可以放入1300个地球,密度较低,其重量仅为地球的317倍。木星的成份绝大部分是氢和氦。木星离太阳较远,表面温度达-150℃;木星内部散放出来的热是它从太阳接受热的两倍以上。

-240℃:冥王星最低温度

从冥王星上看太阳,太阳只是一个闪亮的光点,它从太阳上所接受到的光和热,只有地球从太阳得到的几万分之一,因此,冥王星上是一个十分阴冷黑暗世界。最高温度是-210℃,最低温度是-240℃。除冥王星以外海王星也可达到-240℃。

科学家1898年在实验室第一次得到了-240℃的低温,这时,氢气变成了液氢。

-220℃:天王星温度

天王星自转一次的“天王星日”约为17小时14分,因为有快速的自转而和木星一样地呈现东西向的明显条纹。因为距离太阳遥远,天王星大气层云上端温度约在220℃,表面显淡蓝色。

-210℃:鲸鱼座τ的尘埃盘

鲸鱼座τ是除了太阳以外离地球最近的类太阳恒星,距离太阳仅约12光年,亮度约3.5等,以肉眼就可以看到。它周遭有尘埃与彗星组成的尘埃盘,这个尘埃盘的直径比太阳系稍大一些,温度仅210℃左右,可能是因为小行星和彗星彼此碰撞的碎片所形成。

-200℃:土卫六星表面温度

到2012年为止,人类尚未发现有任何地外生命存活的迹象。但卡西尼号正在探索的土卫六可能是一个生命起源的实验室。

由于表面温度为-200℃,土卫六不是一个能产生生命的地方,但是它的浓密的大气层中含有许多碳氢化合物。它们通过太阳的紫外光可产生化学反应。光化学反应能产生有机分子,这些碳基化合物是产生生命的第一步。但是土卫六太冷了,以致于无法迈出下一步。它就像是一个深度冻结了的地球。在50亿年后,它将会得到产生生命所需要的热量,因为那时太阳将膨胀成一个熊熊发光的红巨星。只是那时由于太阳已进入生命的暮年,生命大约已经来不及产生了。

6000℃:太阳表面温度

太阳的表面温度达到6000℃。太阳大气中有90多种化学元素,其氢的含量最多,约占太阳质量的71%,氦约占27%,其他元素约占2%,包括钠、钙、铁、氧等。正因为这些化学元素每天都在制造核爆炸,放出大量的光和热,给人们生活带来生机。但太阳的能量是有限的,终有一天能量用完后,太阳也就消失了。

一个质量为月球质量的1/1000的微型黑洞,温度约为6000℃,与太阳表面温度相当。

8000℃:牛郎星表面温度

在中国古代传说当中的牛郎星,在夜里人们观看到时它像一块宝石一样闪闪发亮。其实它的表面温度比太阳表面还要高2000℃,也就是8000℃。

10000℃:织女温度

在夜里人们能观看到和牛郎星相伴的织女星,其温度有10000℃。

100000℃:星云温度

在星际当中物质分布是不均匀的,有的地方云气体和尘埃比较密集,形成各种各样的云雾天体。这些云雾状的天体就叫星云。环状星云是一颗很有名的行星状星云,它的中心星是一个接近演化终点的白矮星,温度有100000℃,密度也非常高。

10000000℃:中子星表面

质量和太阳相当的中子星,表面温度约为1000万℃。核聚变的发生必须具备1千万摄氏度以上甚至几亿摄氏度的高温。

建立在卡诺循环基础上的理想而科学的温标,将水的冰点(0℃)取为273.15K( K称开尔文,绝对温标的单位),绝对温标的分度与摄氏温标相同。 [7]

绝对零度,即绝对温标的开始,是温度的最低极限,相当于-273.15℃,当达到这一温度时所有的原子和分子热运动都将停止。热力学第三定律指出,绝对零度不可能通过有限的降温过程达到,所以说绝对零度是一个只能逼近而不能达到的最低温度。 [8]

人类在1926年得到了0.71°K的低温,1933年得到了0.27°K的低温,1957年创造了0.00002°K的超低温记录。利用原子核的绝热去磁方法,人们已经得到了距绝对零度只差三千万分之一度的低温,但仍不可能得到绝对零度。

如果真的有绝对零度,那么能不能检测到呢?有没有一种测量温度的仪器可以测到绝对零度而不会干扰受测的系统(受测的系统如果受到干扰原子就会运动,从而就不是绝对零度了)?确实,绝对零度无法测量,是依靠理论计算定义的。研究发现,当温度降低时,分子的平动就会变慢,那么根据实验数据外推得出,当降到某一温度时,分子的平动能为零,于是就给出了绝对零度的定义。

虽然说,温度存在着理论下限绝对零度,但是这并不意味着物质在绝对零度的温度状态下一切运动都停止了。从统计热力学的角度看,物质的微观运动大体上可以分为分子平动、分子转动、分子振动、电子运动和核运动等几类。在绝对零度下,描述分子整体平移的分子平动、描述分子绕质心旋转的分子转动确实已经消失,但是分子振动、电子运动和核运动存在最低量子态,是不能被温度冻结的,所以说,客观世界的静止是相对的,运动是绝对的。

粒子的能量是通过运动来表现的,绝对零度的意义,就是物体内所有原子都静止,不再有任何热运动

那么,粒子运动速度越快能量越高,宏观物质的温度也越高,粒子本身是没有温度的只能通过能量来表现其温度,所以,在一定压力下,每个粒子的运动速度都接近光速,能量也趋于无限大那就是温度的极限,也就是绝对的最高温度。

相对论重离子对撞机具有一个2.4英里长的环形隧道,两束对撞粒子分别朝两个方向运行,由装置上的线圈进行加速,科学家们在环形隧道上设定了六个点位,粒子对撞可以在这些地方发生。当金原子核发生正面对撞时,炙热、密度极高的等离子夸克和胶子便可以形成,或者更准确地说是近似于流体的物质。

根据吉尼斯世界纪录的工作人员确认,布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机产生的高温达到了4万亿摄氏度,比太阳核心温度还高25万倍。物理学家们现在已经可以观察到在宇宙大爆炸短暂时间内出现的“接近完美液体”的物质形态。根据布鲁克黑文实验室的物理学家史蒂夫维格(Steve Vigdor)介绍:“绝对零度比夸克胶子等离子体要低了非常多个数量级,我们很意外地发现相对论重离子对撞机与其他科学前沿之间的联系,物理学的统一是一个非常美丽的事件。”

与此同时,位于欧洲核子研究中心(CERN)内还有一台被称为大型离子对撞机实验(ALICE)的研究项目,它是大型强子对撞机的五个探测器实验之一,其目的也是研究夸克胶子等离子体(QGP)以及原始宇宙中的其他空间环境条件。与大型强子对撞机不同的是,比如ATLAS探测器、紧凑渺子线圈(CMS)探测器的研究重点是寻找希格斯玻色子。因此,大型离子对撞机实验与相对论重离子对撞机之间产生了相当激烈的竞争。

大型离子对撞机实验创造出如此超高的温度,也可以说明该超级机器的工作状况良好。欧洲核子研究中心的物理学家德斯皮纳(Despina Hatzifotiadou)认为大型离子对撞机实验的能量密度是大型离子对撞机的三倍,可为超级机器中的绝对温度转化提升30%,因此大型离子对撞机也拥有较强的对撞研究能力。的科学家还未发布正式的温度测量结果,所以至少到2013年为止,相对论重离子对撞机仍然是获胜的。 [9]


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