原子本身有溫度嗎?

時間 2021-05-05 20:06:59

1樓:kingspin

如果在真空中放入乙個氦氣分子,本身是單原子分子,因此也可以說是放入乙個原子。那麼這個氦原子的在真空中的運動不表現為溫度嗎?其實不太理解這個問題要問啥

2樓:卜僕

原子本身沒有溫度。事實上談論單個或者幾個原子的溫度根本沒有意義,因為溫度是大量分子熱運動的集體表現,是乙個統計學概念。就是這個我們已經習以為常的溫度其實還存在著許多待解決的問題。

歷史上對溫度有過很多定義,現今在國際單位制中作為基本量列入的熱力學溫度(絕對溫度、開氏溫度)的定義是:在熱平衡狀態下,系統內能U在一定體積的熵S的偏導數,即T=(U/S)v。目前,非平衡狀態下的溫度或熵的定義其實還是無法由其本來的意義來定義的。

另外,溫度是乙個十分難測定的物理量。這是因為溫度是乙個統計值。在低密度狀態或者非常狹窄的範圍內等分子數量過少的情況下,無法獲得穩定的統計值,導致沒有意義。

而且,現有的技術也無法對大量分子的運動狀態進行乙個乙個的觀測,因此也僅能用間接的方法對溫度進行測量。

在動力學理論中,開氏溫度與在溫度(熱)平衡狀態下,1個原子進行每1自由度的動能的平均值相關。

據能量均分原理(equipartition theorem),系統每個自由度的動能為 kT/2(T 為絕對溫度、 k為玻爾茲曼常數=1.38E-23 J/K)。在三維空間,粒子的平動自由度為3,所以單原子氣體粒子具有3kT/2 的能量。

例如,氣體狀態的氧分子 (O2) 除了平動(3自由度)還有轉動(2自由度)和振動(1自由度)。雖然每1自由度都分別具有kT/2的動能,但振動形式在包含常溫的低溫領域會因量子效應被凍結,因此整個分子的能量為5kT/2。另外,在高溫領域會變為與諧振子近似的模式,就會加上動量及與其基本相等的勢能,於是整個分子的總能量就變成了7kT/2。

平動、轉動、振動等各形式就是在這樣的一定制約下被均分,可以說這種像地下水位一樣的統一尺度就是溫度。但從勢能與週期的觀點來說,制約最少的就是氣體的平動能。

固體的溫度能量在比狄拜溫度(Debye temperature)[1]高的溫度領域下,每個原子近似為6kT/2(杜隆-珀蒂定律;Dulong–Petit law),但這也是因為1個原子構成了3個自由度的諧振子。

因為溫度是統計學上的實體,在空間、時間上都需要一定程度的範圍才能計量。氣體的話需要有能讓粒子多次碰撞的時間和空間。比如氣體的平動、轉動、振動這些運動模式在這樣的時空範圍下才能十分的(在剛才說到的制約下)均等化。

但是,正如麥克斯韋所指出,分子的轉動、振動的運動形式的激發雖然依存於溫度,但需要注意這並不表示對溫度有任何寄予[2]。所謂的「絕熱自由膨脹」等終究只是例外的過渡現象。

空氣本身有溫度嗎?

st尋光 唔看起來你是把溫度當做一種物質了 實際上溫度只是物質的一種運動狀態而已 好比你看到一輛車的速度是100km h,這是可以的。但是你不可以說,你看見了乙個100km h。 didy 維基百科溫度詞條的前幾句話就很好回答了題主的疑惑。溫度是表示物體冷熱程度的物理量,微觀上來講是物體分子熱運動的...

場有溫度嗎?

武夢現 喜歡這個問題,我試著從另乙個角度來回答一下,僅供參考。所謂的溫度,可以看作是衡量粒子運動強弱的乙個標準。一般巨集觀上所說的溫度大部分是以我們的體感溫度為基礎的,而實際上我們的體感溫度也是因為微觀粒子的運動產生的能量的大小而產生的。所以究其根本,有運動就應該有溫度。如果 場 也是運動的,那麼它...

內能和溫度有必然關係嗎?

培風 沒有必然聯絡。物體的內能應該包括其中所有微觀粒子的動能 勢能 化學能 電離能和原子核內部的核能等能量的總和。溫度是物體分子運動的平均動能的標誌,是巨集觀的表徵。所以,兩者之間的關係可以這樣講 在保持其他條件不變的情況下,公升高物體溫度,物體的內能公升高。 天空 不一定。舉個例子。冰在熔化成水的...