温度极限
关键词:温度、辐射、绝对零度、黑体、核心温度温度是分子平均动能的标志,从能量的角度看温度是物质的微观物质运动的表观。温度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。
温度本身是一种能量,能量的产生和物质组成有着密不可分的联系,当物质微粒运动得越快,释放出的能量也就越强,这一变化最直观的反映就是温度升高了,因此所有物质均具有温度,但能量没有温度,能量需要质能转换后才能具有温度。
所有物质均具有温度,不存在温度为绝对零度的物质。所有物质均进行辐射,所有物质均能进行双向(辐射与吸收光)交换能量,绝对零度意味着双向交换能量的过程处于绝对平衡状态,否则物质可能因能量减少而低于绝对零度,这是无法存在的平衡。
通过假想理想气体的实验可以得出绝对零度,通过分子晶格振动也可以推导出绝对零度,但是温度的上限无法通过以上方法得出。
随着温度的升高,在高温下物质气化,再升高温度时分子间呈游离态,再升高时变为原子核游离状态,如热核反应时,再升高时无法观测或计算物质的状态。温度降低时我们可以观测到对称性缺失、电磁转换、放射性缺失、物质固化、超导永磁化。
重核裂变可以产生超高温,轻核聚变可以产生超高温,并且在微观状态下同时产生超高压,微观状态下高压是高温的补充(犹如向轮胎充气温度与压力同时升高),超高热辐射产生高压,没有高压就没有高温。
辐射高压有上限,根据高压计算物质的温度,根据辐射光子的能量计算物质的色温,两者的合计方程可以计算出温度的上限,问题在于辐射高压是光子动量与光子密度流的乘积单位数,光子动量仅与温度有关,而光子密度流是单位面积可以通过的最大光子数,必须通过实验或计算得出。
按此计算得出的温度略高于实际温度,因为物质间还有引力相互作用。
温度足够高时物质渐变,基本粒子也将“汽化”成能量,因此超高温时物质完全成为能量,唯有超高压来维持物质的状态。
假设1010K为温度的上限,超过此温度物质将完全“汽化”成能量,此时辐射产生的背压将维持物质的温度压力,需要计算出粒子的基本动量,粒子的辐射动量与之相等,则温度到达最高平衡点。
高温(约107K以上,称为临界转变温度)与高压(约1016Pa以上,称为临界压力)是等效的,足够高的温度下物质将离子化,足够高的压力下物质将溶化,产生超流动性,离子化与溶化均表现为物质具有足够的流动性,转变温度与压力后两者表现为相同的型式。
同样根据宇宙背景温度的测量可以计算出估算宇宙的大小,但由于旋转的问题,只能按没有自旋的黑洞来计算,在宇宙内部无法测得宇宙的自转速度,电磁作用因假设宇宙是中性的,所以不需要考虑电磁相互作用。
温度与压力的转换关系:
P=εδΤ^4/C+(1-ε)δΤ^4(Τ/T0)^2/C
式中P为辐射压力,T为辐射物体温度,T0为恒星表面基本温度,ε为辐射系统,δ为斯特藩常量约为:5.67×10^-8W·m^-2·K^-4,C为光速。
按太阳表面温度作为恒星表面基本温度,则太阳表面的基本辐射压约为0.245Pa;而温度为太阳表面温度5000倍的辐射压约为1.91×10^21Pa。
又来学习了。 太学术性了,看不懂 好复杂,俺不是研究科学的料~{:1_71:} 日常打卡 几把毛线蛋干
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