Теперь Кью работает в режиме чтения

Мы сохранили весь контент, но добавить что-то новое уже нельзя

Почему в физике установлен абсолютный нуль температуры, но нет абсолютного максимума температуры?

ФизикаНаукаТочные и естественные науки
Елена Ростова
  · 92,5 K
физик-теоретик  · 10 дек 2020

Вообще-то нет ничего удивительного в том, что для некой величины бессмысленно рассматривать отрицательные значения, но можно хотя бы теоретически говорить о сколь угодно больших положительных величинах. К примеру, длина чего угодно не может быть меньше ноля, и при этом можно говорить о сколь угодно большой длине.

Однако такой взгляд понятен тем, кто привык пользоваться температурной шкалой Кельвина, в которой ноль совпадает с абсолютным нулём, а тех, кто привык к шкале Цельсия, смущает пресловутая величина -273,15°C, а отрицательные температуры кажутся чем-то нормальным. Дело в том, что абсолютный нуль — это ноль естественной шкалы температуры. Шкала Цельсия — удобная для определённых применений (измерение температур, обычно встречающихся на нашей планете), но не естественная.

Аналогия: шкала размеров обуви тоже пригодна для измерения определённой величины, в данном случае длины. Теоретически можно выражать все длины в размерах обуви: вместо "длина этого предмета 25 см" говорить "у этого предмета 39 размер", вместо "10 см" — "16½ размер". Тогда вместо "1 метр" надо будет сказать "150½ размер", а вместо "0" — "2 размер" (примерно). То есть 2 размер обуви можно назвать абсолютным нулём длины. Повод ли это задаться вопросом о том, почему у длины есть абсолютный минимум, не совпадающей с нулём на шкале размеров обуви, но нет абсолютного максимума? Да нет, это повод не считать шкалу размеров обуви наилучшей и естественной для измерения длин, а шкалу Цельсия — для измерения температур.

Таким образом, у температуры есть минимальное возможное значение, равное 0 на шкале Кельвина (и каким-то ещё значениям на прочих шкалах), но нет максимального, и это так же нормально, как то, что у длины есть минимальное возможное значение, равное 0, но нет максимального.

В принципе, можно говорить о том, что какие-то большие температуры в нашем мире недостижимы, но причины этого совсем не те, что делают бессмысленными температуры ниже абсолютного ноля (вопреки другому ответу).

Снова обратимся к примеру с длиной: поскольку размер Вселенной, как мы теперь знаем, может оказаться конечным, в этом случае во Вселенной не будет длин, превышающих размер Вселенной. Но это обычно не считают поводом считать размер Вселенной абсолютным максимумом длины, поскольку идея сколь угодно больших длин вовсе не бессмысленная, а в более простой модели Вселенной — плоской и бесконечной, как представлял себе её Ньютон — такие длины вполне могли бы существовать. Так и с температурой: скажем, в школе все мы проходили модель идеального газа, и в этой модели можно адиабатически сжимать газ сколь угодно сильно, получая сколь угодно большую температуру. Даже если добавить к этому релятивистскую механику, ограничивающую максимальную скорость частиц такого газа, это (вопреки другому ответу) не помешает температуре подняться сколь угодно высоко в такой модели: хоть скорость частиц и не может превысить скорость света, их энергия может быть сколь угодно велика, а с ней и температура.

Другое дело, что в реальности вряд ли получится создать систему, ведующую себя как идеальный газ при действительно больших температурах, да и при действительно больших температурах могут начать проявляться какие-то совершенно неизвестные нам эффекты, делающие невозможным дальнейшее её повышение. Планковская температура, упомянутая в другом ответе, — это оценка температуры, при которой такое может произойти.

Таким образом, какие-то ужасно большие температуры могут быть недостижимы в нашей Вселенной. Однако есть множество полезных моделей, для которых сколь угодно большие температуры имеют смысл (хотя при таких температурах такие модели, очевидно, не описывают реальность), в то время как температуры ниже абсолютного ноля никакого смысла не имеют.

Есть, конечно, и такие модели, для которых имеют смысл вообще любые температуры. Например, если мы считаем, что столбик ртути в термометре поднимается/опускается на 1 мм при повышении/снижении температуры на 1 градус, то в такой модели кажутся осмысленными любые температуры. Но понятно, что эта модель описывает реальность только в очень узком диапазоне температур; да и само наличие отметок температуры на градуснике, если протянуть шкалу ниже абсолютного ноля, не означает, что эти отметки достижимы.

В общем, абсолютный ноль — куда более чёткое, простое и фундаментальное ограничение для температуры, чем гипотетический верхний предел реально достижимых температур.

1 эксперт согласен

эммм... мы вообще-то пока еще не знаем, что "размер Вселенной конечнен"

младший научный сотрудник ФТИ им. Иоффе  · 10 дек 2020  ·
astropolytech
Температура, если говорить по-школьному, по-простому, - это мера энергии частиц тела. Состояние, в котором все частицы имеют наименьшую возможную энергию (опять же если по-школьному - частицы остановились и стоят) называется абсолютным нулём температуры. И все остальные температуры отсчитываются от него. Значение -273.15 получилось довольно случайно, и связано с тем... Читать далее
астрофизическое образованиеПерейти на vk.com/astropolytech
Сусанна Казарян, США, Физик  · 4 мая 2021

Почему нет, есть. Современные модели физической космологии постулируют, что максимально возможной температурой является температура Планка, которая имеет значение 1.417×10³² К. Предполагается, что она господствовала во Вселенной в Планковскую эпоху, когда Вселенной было меньше 10⁻⁴³ сек от роду.

пользователь TheQuestion.  · 12 июл 2016

Во-первых, почему установлен, а на самом деле, что это такое и как вычислен:

TheQuestion: найдем тех, кто ответит на ваши вопросы.

А далее ваш вопрос:

TheQuestion: найдем тех, кто ответит на ваши вопросы.

1 эксперт согласен
Спасибо большое за ссылки! Получается, что "верхнего предела" температуры не существует, но никто точно не знает... Читать дальше
Пенсионер. Нахожусь на отдыхе. Увлечений нет. Интересует чтение учебника по элементарной...  · 12 дек 2020
МКТ дремучая и лживая теория.На самом деле энергия тела вычисляется как энергия фотона при данной температуре умноженной на число фотонов, Энергия газа E = N*e = V/y^3 *h*c/y, и при y =b/T, E = V*h*c*T^4/b^4. Где y, h, b - длина волны, постоянные Планка и Вина. Количество тепла на нагревание Q = V*h*c*/ b^4 *(T2^4 - T1^4), Или при T2-T1 = t, приблизительно 4*V*h*c/b*4... Читать далее
Инженер электронной техники, программист.  · 12 дек 2020

Есть. Почему нет? Температура зависит от скорости частиц. Скорость имеет предел, а значит и температура... Так то очень легко вычислена. Планковская температура. Феерично звучит? )))

Автор книг: - Ваш новый уровень на Форекс - Прогнозирование трендов на финансовых рынках...  · 10 дек 2020
Температура измеряет степень нагретости чего-либо. Иными словами, холода как такого нет, есть только источники тепла, которые нагревают окружающие их предметы. Субъективное восприятие холода человеком означает всего лишь недостаточно сильное нагревание. Точно также, как нет тьмы, а есть только свет. Отсутствие света принято называть тьмой или мраком. Поэтому... Читать далее
Первый

Чисто мое мнение , наивысшая температура материи это точка при которой еще возможно существование элементарных частиц .При увеличении температуры частицы распадаются и превращаются в чистую энергию . Насколько я интересуюсь, о таких исследованиях я не слышал. Может кто другой слышал об этом ?

Я думаю ее лень всем считать. Это действительно сложно. Что такое температура? Из физики знаем, что температура связана со скоростью молекул, чем выше скорость тем выше температура (это правда не совсем так, но для понимания достаточно). Когда молекулы остановились это и есть абсолютный ноль. Соответственно максимальная температура будет достигнута при скорости молекулы... Читать далее
Всё, что не противоречит физическим законам, будет создано.  · 12 июл 2016
Абсолю́тный нуль температу́ры (реже — абсолютный ноль температуры) — минимальный предел температуры, которую может иметь физическое тело во Вселенной. При абсолютном нуле энергия теплового движения молекул и атомов вещества должна быть равна нулю, то есть хаотическое движение частиц прекращается, и они образуют упорядоченную структуру, занимая чёткое положение в узлах кр... Читать далее

Но там не сказано, почему не бывает какого-то ограничения сверху.