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量子特攻绝对零度怎么用 绝对零度使用技巧时机攻略

发布时间:2023-03-14来源:网络整理:游戏藤(www.youxiteng.com)

怎样用人工方法得到绝对零度的温度

一般通过压缩机压缩,再节流膨胀制液态空气,用液态空气作为冷却剂节流膨胀制液氢,再用液氢作为冷却剂节流膨胀制液氦,蒸发液态氦4可以获得1K的低温,蒸发液态氦3可以获得0.3K的低温.
更低的温度是通过顺磁质的绝热退磁而得到的,在液氦环境下,通过顺磁质盐(如硝酸铈镁Ce(NO3)3·3Mg(NO3)2·24H20)磁化时放热被液氦吸收,再绝热退磁得到低温,可以得到10^-2到10^-3的低温,用类此的方法使原子核绝热退磁可以得到更低的温度,吴健雄在实验中就是用绝热退磁的方法得到所需的低温而证实宇称不守恒的予言的。
另一个获得低温的方法是稀释制冷,这种制冷机是根据氦4和氦3混合液体的相变规律而设计的,低温下氦3由浓相向稀相大量扩散而获得低温,可以得到2*10^-3K.
以上方法可以得到的最低温度是5*10^-8K.
要获得更低温度,可以利用激光制冷,原理是激光给粒子以运动方向相反的冲量,是粒子暂时保持静止.
但绝对零度任然无法获得.
在氦氖激光器中的气体温度为负温度,负温度并非比绝对零度更冷,而是比正温度更热,因为负温度下1/T=(dS/dE)<0,即能量越高,熵越小,而正温度下能量越高,熵越大,所以也不能算达到绝对零度.

绝对零度怎么推出来的

有两个途径。第一个途径是气体实验定律(查理定律或者盖吕萨克定律)的外推,查理定律的原始表述是:气体温度每降低(升高)1摄氏度,体积就减小(增加)它在0摄氏度时体积的1/273.15。写成表达式就是:

V(t)-V(0)=V(0)(t/273.15)==>V(t)=V(0)*[1+t/273.15];V(t)和V(0)分别表示气体在t摄氏度和零摄氏度时的体积。

定律的物理意义是:气体体积随着温度的降低而减小(反之亦然),那么当体积减小到不能再减小的地步时,温度是多少?

体积减小的极端情况是V→0(当然不可能等于零,事实上早在此前,气体已经液化或者凝固——不为“气态”了)代入查理定律:此时的温度→-273.15℃.

因此有结论:任何物质的温度不可能低于-273.15摄氏度,或者说,定义为此温度值为绝对零度是低温的下限。

绝对零度的另一个理论依据是,能斯特的热力学第三定律,这个问题比较复杂,中学阶段不涉及,故省略。

绝对零度是如何算出来的?

绝对零度是通过复杂的测算得来的,并且也并非“绝对地”零度。

1、逼近技术温度纪录:

和外太空宇宙背景辐射的 3K 温度做比较,实现玻色-爱因斯坦凝聚的温度170*10^(-9)K 远小于 3K,可知在实验上要实现玻色-爱因斯坦凝聚是非常困难的。要制造出如此极低的温度环境,主要的技术是镭射(激光)冷却和蒸发冷却。

由德国、美国、奥地利等国科学家组成的一个国际科研小组在实验室内创造了仅仅比绝对零度高0.5纳开尔文的温度纪录,而此前的纪录是比绝对零度高3纳开。这是人类历史上首次达到绝对零度以上1纳开以内的极端低温。

这个科研小组在美国《科学》杂志上发表论文介绍说,他们是在利用磁阱技术实现铯原子的玻色-爱因斯坦凝聚态(BEC)的实验过程中创造这一纪录的。参与研究的科学家大卫·普里查德介绍说,将气体冷却到极端接近绝对零度的条件对于精确测量具有重要意义,他们的此次实验成果有助于制造更为精确的原子钟和更为精确地测定重力等。

玻色-爱因斯坦凝聚态是物质的一种奇特的状态,处于这种状态的大量原子的行为像单个粒子一样。这里的“凝聚”与日常生活中的凝聚不同,它表示原来不同状态的原子突然“凝聚”到同一状态。要实现物质的该状态一方面需要达到极低的温度,另一方面还要求原子体系处于气态。华裔物理学家朱棣文曾因发明了激光冷却和磁阱技术制冷法而与另两位科学家分享了1997年的诺贝尔物理学奖。

科学家说,他们希望利用新达到的最低温度发现一些物质的新现象,诸如在此低温下原子在同一物体表面的状态、在限定运动通道区域时的运动状态等。因发现了“碱金属原子稀薄气体的玻色-爱因斯坦凝聚”这一新的物质状态而获得了2001年诺贝尔物理学奖的德国科学家评价说,首次达到绝对零度以上1纳开以内的温度是人类历史上的一个里程碑。

慕尼黑路德维格·马克西米利安大学物理学家乌尔里奇·施奈德解释说,从技术上讲,人们能从一条温度曲线上读出一系列温度数,但这些数字表示的只是它所含的粒子处于某个能量状态的概率。通常,大部分粒子的能态处于平均或接近平均水平,只有少数粒子在更高能态上下。理论上,如果这种位置倒转,使多数粒子处于高能态而少数粒子在低能态,温度曲线也会反过来,温度将从正到负,低于绝对零度。2001年诺贝尔物理学奖获得者沃尔夫冈·克特勒也曾证明,在磁场系统中存在负绝对温度。

施奈德和同事用钾原子超冷量子气体实现了这种负绝对零度。他们用激光和磁场将单个原子保持晶格排列。在正温度下,原子之间的斥力使晶格结构保持稳定。然后他们迅速改变磁场,使原子变成相互吸引而不是排斥。施奈德说:“这种突然的转换,使原子还来不及反应,就从它们最稳定的状态,也就是最低能态突然跳到可能达到的最高能态。就像你正在过山谷,突然发现已在山峰。”

在正温度下,这种逆转是不稳定的,原子会向内坍塌。他们也同时调整势阱激光场,增强能量将原子稳定在原位。这样的结果是。这样一来,气体就实现了从高于绝对零度到低于绝对零度的转变,约在负十亿分之几开氏度。

这项研究已经被发表在很多自然科学杂志上,这是人类在物理学上的重大突破,许多科学家表示这将为发现新的物质——暗物质提供了一条路径。

2、1877年,玻尔兹曼发现了宏观的熵与体系的热力学几率的关系S=KlnQ,其中 K为 玻尔兹曼常数。1906年,能斯特提出当温度趋近于绝对零度 T→0 时,△S / O = 0 ,即“能斯特热原理”。普朗克在能斯特研究的基础上,利用统计理论指出,各种物质的完美晶体,在绝对零度时,熵为零(S 0 = 0 ),这就是热力学第三定律。

扩展资料:

1、最冷之地:

智利天文学家发现了宇宙最冷之地,这个宇宙最冷之地就叫做“回力棒星云”,那里的温度为零下272摄氏度,是目前所知自然界中最寒冷的地方,称为“宇宙冰盒子”。事实上,布莫让星云的温度仅比绝对零度(零下273.15℃)高将近1度。这个“热度”(因为实际上我们谈到的温度总是在绝对零度之上)是作为宇宙起源的大爆炸留存至今的热度,事实上,这是证明大爆炸理论最显著有效的证据之一。

2、真空能量:

在绝对零度下,任何能量都应消失。可就是在绝对零度下,依然有一种能量存在,这就是真空零点能。

真空零点能,因在绝对零度下发现粒子的振动而得名。这是量子真空中所蕴藏着的巨大本底能量。海森堡不确定性原理指出:不可能同时以较高的精确度得知一个粒子的位置和动量。因此,当温度降到绝对零度时粒子必定仍然在振动;否则,如果粒子完全停下来,那它的动量和位置就可以同时精确的测知,而这是违反测不准原理的。这种粒子在绝对零度时的振动(零点振动)所具有的能量就是零点能。

量子真空是没有任何实物粒子的物质状态,其场的总能量处于最低,这是一切物质运动及能量场的最初始状态,它的温度自然处于绝对零度。这样的状态具有无限变化的潜在能力。零点能就是由(量子真空中)虚粒子,不断产生的一对反粒子的出现和湮灭产生的。据推测,量子真空中,每立方厘米包含的能量密度有10^13焦耳。

从理论上看,真空能量以粒子的形态出现,并不断以微小的规模形成和消失。真空中充满着几乎各种波长的粒子,但卡西米尔认为,如果使两个不带电的金属薄盘紧紧靠在一起,较长的波长就会被排除出去。接着,金属盘外的其他波就会产生一种往往使它们相互聚拢的力,金属盘越靠近,两者之间的吸引力就越强。1996 年,物理学家首次对这种所谓的卡西米尔效应进行了测定。这是证明真空零点能存在的确凿证据。

参考资料来源:百度百科 - 绝对零度

参考资料来源:百度百科 - 热力学第三定律

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量子特攻

应用名:量子特攻

类 型:角色扮演

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