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绝对零度|绝对零度的数值是怎么测算出来的？

科技 科学 科普 绝对零度

绝对零度的数值是怎么测算出来的？
答：
绝对零度可以用理想气体理论推导出来 。 根据盖-吕萨克定律 ， 压强恒定时 ， 降低温度 ， 气体的体积会压缩 ， 并且这种变化是线性的 。 测量一段温度范围内体积随温度变化的规律 ， 并延长到体积为零的位置 ， 此时的温度值就是最早对绝对零度的定义 。 更先进的定义要用到关于热机循环的知识 ， 这里就不细说了 。 物理学中常用单位K（开尔文）计量温度 ， 绝对零度为0K ， 0℃为273.15K 。
目前尚没有方法可以实验上准确测出绝对零度的值 。 绝对零度是一个理论上的极限值 ， 在接近绝对零度时 ， 很多性质都会发生变化 。 比如 ， 根据盖-吕萨克定律 ， 保持恒定压强 ， 降温至绝对零度 ， 气体的体积会降为零 。 实际上这是不现实的 ， 绝对零度附近 ， 盖-吕萨克定律不再准确 。 再比如 ， 开尔文认为绝对零度下粒子的能量为零（这其实也是如今很多人的认识） ， 但这后来也被推翻 。 在接近绝对零度时 ， 玻色子会全部占据最低能级形成“玻色-爱因斯坦凝聚” ， 而费米子会占据“费米能级”以下所有量子态 ， 总之它们的能量都不为零 。 极低温下还有超导、超流等很多新奇的物态 ， 这些都不能用经典物理的知识理解 。
有很多种降温的方法可以接近绝对零度 。 凝聚态物理中 ， 使用“稀释制冷机”等手段可以降温到mK(0.001K)的水平 。 专门研究极低温物理的冷原子物理中 ， 使用激光、磁场等辅助 ， 可以实现nK(0.000000001K)量级的温度 。 我在最后附上一张冷原子领域的经典图片 ， 这是170nK温度下铷原子的玻色-爱因斯坦凝聚 ， 该发现获得了2001年的诺贝尔物理学奖 。 想要深入了解这一问题 ， 欢迎学习热力学和统计物理的相关知识 。

绝对零度|绝对零度的数值是怎么测算出来的？
玻色-爱因斯坦凝聚发生时的粒子速度分布图
左图：发生前；中图：发生后；右图：继续降温后
【绝对零度|绝对零度的数值是怎么测算出来的？】by 老张

绝对零度|绝对零度的数值是怎么测算出来的？
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