10億攝氏度是個什麼樣的概念?

追逐繁星DGC


溫度是表徵一個物體的冷熱程度,如果從微觀層次考慮是分子熱運動劇烈程度的外在表現。人類生存的環境大體上就是在零上零下三十攝氏度的範圍內,一定是難以想象10億攝氏度是什麼概念。

因為是分子熱運動表現出外在溫度,那麼微觀粒子無限接近靜止溫度被設定為絕對零度,這是理論上的最低溫度。而如果粒子無限接近於光速,那麼被認為是理論上的最高溫度,定義為普朗克溫度。科學家認為宇宙大爆炸第一瞬間的溫度就是普朗克溫度。因為粒子不可能會靜止也不可能會達到光速,所以絕對零度和普朗克溫度理論上都是達不到的。


我們太陽內核處正在進行著劇烈的核聚變,溫度可達2000萬攝氏度,這裡是太陽溫度最高的地方。但是這比10億攝氏度差的太多,但實際上人類目前通過大型強子對撞機已經達到了10億攝氏度,有的人可能會說目前已知熔點最高的物質是“五碳化四鉭鉿”(Ta4HfC5),熔點大約是4215℃,什麼材料能抵抗10億攝氏度的高溫?

實際上這種高溫可能並沒有大家想象中的那麼可怕,例如在外太空中用儀器測量出的溫度可能是千八百攝氏度,而人的體感溫度很可能就是十幾攝氏度而已,甚至可能會感覺冷。這裡就是溫度和熱量的區別了。

從強子對撞機中測出的溫度是非常高,但是奈何微觀粒子數量少,傳出的熱量可能就很少。據一個不恰當的例子但有助理解:有兩個微觀粒子在熱運動,它們的溫度是10億攝氏度;而有兩億個微觀粒子在熱運動,但是它們的溫度卻只有50攝氏度。那麼最終的結果就是10億攝氏度對於你來說都沒有感覺,而50攝氏度熱的不行。當然這是比較誇張的說法。


所以說10億攝氏度你只需要理解他們的分子平均熱運動特別劇烈就好了,至於熱量很難說。



科學黑洞


從微觀上來講,物體的溫度是由組成粒子的熱運動產生的,粒子的熱運動劇烈程度越高,其平均動能越大,物體表現出的溫度也就會更高。如果粒子的熱運動停止,溫度將會達到最低值——絕對零度,約為-273.15 ℃。但絕對零度只能在理論上達到,因為量子力學中的不確定性原理禁止粒子完全靜止。另一方面,如果粒子的熱運動足夠劇烈,其溫度將會達到10億攝氏度。

10億度是一個相當高的溫度,我們在生活中不可能會接觸到如此高的溫度。地球上也沒有什麼材料可以承受這樣的超高溫,目前已知熔點最高的人造物質為五碳化四鉭鉿,但它的熔點還不到4300度。在宇宙中,10億度不僅遠超太陽表面的溫度,而且還比只有上千萬度的太陽核心溫度高得多,也只有中子星核心的上千億度溫度能超過它。

儘管如此,人類在實驗室中已經制造出了遠超10億度的溫度。在相對論重離子對撞機中,物理學家讓兩束金離子束高速相撞,由此製造出了高達4萬億度的溫度,並且產生了類似液體的夸克-膠子等離子體。而在大型強子對撞機中,氫原子核和其他原子核的高速碰撞甚至製造出了高到10萬億度的高溫。

如前所述,人類製造出的材料不可能承受上億度的高溫,那麼,為什麼粒子加速器卻能承受上萬億度的溫度呢?

原因在於溫度和熱量是兩種概念。粒子熱運動越劇烈,溫度越高,但這並不意味著熱量也會越高。如果粒子密度很低,縱使其溫度再高,其熱量仍然會很低。

以太陽的日冕為例,太陽的日冕溫度超過100萬度,但那裡的粒子密度非常小,所以NASA的帕克太陽探測器能夠安全飛入其中,該探測器的最高溫度只會上升至大約1400度,而非一百多萬度。同樣的道理,儘管宇宙中發光發熱的恆星很多,但宇宙的密度非常低,使得宇宙的平均溫度只有-270.42 ℃。


火星一號


10億度這樣的超高溫,在地球上基本上不會發生。就是在宇宙中只有一少部分的恆星才有這的溫度,超新星爆炸瞬間溫度能達到上億的,有的超新星爆炸能達到幾十億,幾百億超高溫,溫度越高伽馬射線越強,在幾十光年外,超新星爆炸溫度要是10億度,在地球上人們就能看到超強的光,要是10億度,別說他發出來的光了,就是他的伽馬射線,紫外線,都特別厲害,最好不要發生10億度。



放飛夢想187302095


我想知道科學家用什麼方法監測上億的高溫,我只用過光學溫度計。


吉智3


你想象不出來的樣子


心意所指


灰飛煙滅的瞬間


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