A. 所有噴泉都會形成彩虹嗎
彩虹形成原因
彩虹是因為陽光射到空中接近圓型的小水滴,造成色散及反射而成。陽光射入水滴時會同時以不同角度入射,在水滴內亦以不同的角度反射。當中以40至42度的反射最為強烈,造成我們所見到的彩虹。造成這種反射時,陽光進入水滴,先折射一次,然後在水滴的背面反射,最後離開水滴時再折射一次。因為水對光有色散的作用,不同波長的光的折射率有所不同,藍光的折射角度比紅光大。由於光在水滴內被反射,所以觀察者看見的光譜是倒過來,紅光在最上方,其他顏色在下。
其實只要有空氣中有水滴,而陽光正在觀察者的背後以低角度照射,便可能產生可以觀察到的彩虹現象。彩虹最常在下午,雨後剛轉天晴時出現。這時空氣內塵埃少而充滿小水滴,天空的一邊因為仍有雨雲而較暗。而觀察者頭上或背後已沒有雲的遮擋而可見陽光,這樣彩虹便會較容易被看到。另一個經常可見到彩虹的地方是瀑布附近。在晴朗的天氣下背對陽光在空中灑水或噴灑水霧,亦可以人工製造彩虹。
空氣里水滴的大小,決定了虹的色彩鮮艷程度和寬窄。空氣中的水滴大,虹就鮮艷。也比較窄;反之,水滴小,虹色就淡,也比較寬。我們面對著太陽是看不到彩虹的,只有背著太陽才能看到彩虹,所以早晨的彩虹出現在西方,黃昏的彩虹總在東方出現。可我們看不見,只有乘飛機從高空向下看,才能見到。虹的出現與當時天氣變化相聯系,一般我們從虹出現在天空中的位置可以推測當時將出現晴天或雨天。東方出現虹時,本地是不大容易下雨的,而西方出現虹時,本地下雨的可能性卻很大。
彩虹的明顯程度,取決於空氣中小水滴的大小,小水滴體積越大,形成的彩虹越鮮亮,小水滴體積越小,形成的彩虹就不明顯。一般冬天的氣溫較低,在空中不容易存在小水滴,下陣雨的機會也少,所以冬天一般不會有彩虹出現。
造成彩虹的光學原理很多時候會見到兩條彩虹同時出現,在平常的彩虹外邊出現同心,但較暗的副虹(又稱霓)。副虹是陽光在水滴中經兩次反射而成。兩次反射最強烈的反射角出現在50°至53°,所以副虹位置在主虹之外。因為有兩次的反射,副虹的顏色次序跟主虹反轉,外側為藍色,內側為紅色。副虹其實一定跟隨主虹存在,只是因為它的光線強度較低,所以有時不被肉眼察覺而已。蘇格蘭上空的雙重彩虹1307年時歐洲已有人提出彩虹是由水滴對陽光的折射及反射而造成。笛卡爾在1637年發現水滴的大小不會影響光線的折射。他以玻璃球注入水來進行實驗,得出水對光的折射指數,用數學證明彩虹的主虹是水點內的反射造成,而副虹則是兩次反射造成。他准確計算出彩虹的角度,但未能解釋彩虹的七彩顏色。後來牛頓以玻璃菱鏡展示把太陽光散射成彩色之後,關於彩虹的形成的光學原理全部被發現。
彩虹其實並非出現在半空中的特定位置。它是觀察者看見的一種光學現象,彩虹看起來的所在位置,會隨著觀察者而改變。當觀察者看到彩虹時,它的位置必定是在太陽的相反方向。彩虹的拱以內的中央,其實是被水滴反射,放大了的太陽影像。所以彩虹以內的天空比彩虹以外的要亮。彩虹拱形的正中心位置,剛好是觀察者頭部影子的方向,虹的本身則在觀察者頭部的影子與眼睛一線以上40°至42°的位置。因此當太陽在空中高於42度時,彩虹的位置將在地平線以下而不可見。這亦是為甚麼彩虹很少在中午出現的原因。
彩虹由一端至另一端,橫跨84°。以一般的35mm照相機,需要焦距為19mm以下的廣角鏡頭才可以用單格把整條彩虹拍下。倘若在飛機上,會看見彩虹會是原整的圓形而不是拱形,而圓形彩虹的正中心則是飛機行進的方向。
晚虹是一種罕見的現象,在月光強烈的晚上可能出現。由於人類視覺在晚間低光線的情況下難以分辦顏色,故此晚虹看起來好像是全白色。
B. 物理難題+數學難題,求解!
第二題是不是題目漏了個^符號?
如果是2^x-3^-x>=2^y-3^y,選c
設函數f(x)=2^x-3^-x,求導知導函數F(x)=2^x*ln2+3^-x*ln3,恆大於零,函數單增。由題意:f (x)>=f(-y),又單增,所以x>=-y,選c。 希望這個對你有幫助,如果有說的不清楚的,我可以再詳細解釋。
C. 音樂噴泉的原理是什麼呢怎麼這么有節奏
噴泉是一種將水或其他液體經過一定壓力通過噴頭噴灑出來具有特定形狀的組合體。現在的噴泉一般為完全依靠噴泉設備的人工造景噴泉。主要就是通過變頻器的控制實現節奏韻律,音樂噴泉中水形變化豐富,配合燈光給人真實直觀的美感。音樂噴泉中的各種搖擺能讓人感受到噴泉的柔性美。徑向搖擺的產生是由於水面下設搖擺機構,使水景優美動人,賞心悅目,給人神奇的感覺,是時代高科技發展的表現。
搖擺噴泉的位置和運動速度的變化是產生搖擺水型瀟灑風彩的重要因素。噴泉搖擺機構的位置感測器應當是防水的不接觸定位裝置。經常採用由磁鐵感應的霍爾感測器、光纖引導的光電感測器或磁鐵吸引的旋轉位置編碼器等。
例如對於採用位置編碼器的噴泉搖擺機構的定位裝置包括:裝在搖擺電機軸上的位置編碼器、高速計數器、控制計算機以及通信介面等。
由於搖擺機構的連桿一般會有較大的間隙,為了達到精確定位只能使搖擺機構從一個方向到達定位點,才能保證其重復精度。因此,搖擺機構需要停車時,每次都必須從一個方向到達定位點。
搖擺機構的定位精度受運動力矩與阻力矩的影響。運動力矩決定於電動機的電源電壓和停車前的運動速度等,而阻力矩則由搖擺機構的摩擦力、水流的速度、周圍的風力等合成。可見,這些都是不能事先確定的因素。所以,為了達到精確定位的目的,我們必須每次改變其控制參數。對於採用電動機能耗制動來精確定位的控制參數一般有兩個,直流制動電流的大小和啟動制動時間。對計算機控制較為方便的方式是採用改變制動時間。
在控制系統中,電動機制動時間可用檢測到位點的偏差來進行修正。根據搖擺機構定位偏差值的統計數據,經過數學模型的計算,最後確定製動時間。
當搖擺機構的運動速度要與樂曲的節奏同步時,就要求得它的運動速度,並對搖擺電機進行調速。由於速度就是位移對時間的微分,所以從搖擺電機軸上位置編碼器送來的脈沖數,就可以在計算機中求出它的運動速度。
D. 如何智能控制噴泉的高度如何進行數學建模
音樂噴泉是一種為了娛樂而創造出來的可以活動的噴泉。它根據美學設計並且經常會產生3維的效果。這種效果是由於聲波或光波或激光穿過水粒子而產生的。在此過程中,水流被操控,散射及折射光,然後一個3維的畫面就產生了。
E. 噴泉形成的原因是什麼,請詳細地說一下。從物理學的角度說。
先從現象說起:
水由噴口出來,以一定的初始速度向上運動,速度逐步減低,隨後下落。
形成這個現象的原因:
1. 幾個因素:高水壓、水的重力、噴口形狀和方向
2. 原理:
通過水泵或者自然落差,在噴泉口下方的蓄水處形成強大的壓力。而噴口外露,所以噴口處僅僅是氣壓。所以噴口到裡面這一段距離,壓力不斷增加。
在壓強差的作用下,水受到向噴口的凈壓強,因此會被推動不斷加速,最終以較高的速度沖出噴口。
此後,水不再受到水壓的推力作用而開始只受自身的重力,向上的速度分量會遭到重力的不斷衰減效應,因此走出一個上拋或斜拋(視乎噴口的角度)的自由落體運動。
特殊的面狀或柱狀形態:因為水有保持自身表面積最小,並使彼此粘在一起的特性(表面張力),所以通過使噴口扁平,水能以面狀出射且可以保持一段時間。同理柱狀也是如此。
水霧狀態:因為對於細小的顆粒,表面積比體積的比率很高,空氣阻力的左右很明顯,可使顆粒呈現飄的狀態。所以通過改變噴口使噴出的水更散更小顆粒,就會產生水霧的狀態。
F. 杜尚《噴泉》的美學意義
杜尚(1887——1968) 達達派繪畫的典型代表人物。
1915年到美國極力鼓吹達達藝術。1917年2月,他把一小便器署上「R·Mutt」(美國某衛生用品的標記)。送往紐約獨立美術家協會美展廳,取名為《泉》。當時引起了強烈的反響。他解釋說:「一件普通生活用具,予以它新的標題,使人們從新的角度去看它,這樣,它原有的實用意義就喪失殆盡,卻獲得出了一個新內容。」人們稱此為「現成品藝術」。這一方面表明他對傳統藝術形式上的嘲弄,同時也表明一種新的藝術創造途徑。他另一件「現成品」代表作是在《蒙娜麗莎》印刷品上,給美麗的夫人加兩撇小鬍子,以表明對傳統繪畫的蔑視。 杜尚以後,「現成品」成了創造的一種方式,藝術與生活的界線開始消解。因此,有的評論家把杜尚稱為後現代主義的鼻祖。
馬塞爾·杜尚(Marcel Duchamp)大概是現代藝術史中最迷人、最有影響力同時最具爭議性的傳奇人物。從印象派到納比派,從達達到「現成品」,他畫風多變,大膽創新,在美術與技術,形式與觀念方面有諸多作為,當今藝術流派有很多可追溯到他的身上,所以被譽為當代藝術的守護神。
杜尚家兄弟姐妹六人,其中有四位成為藝術家,按序是維隆(Jacques Villon,1875—1963)、杜尚—維隆(Raymond Duchamp-villon,1876—1918)、杜尚(Marcel Duchamp,1887—1968)和妹妹蘇珊·杜桑(Suzanne Duchamp),他們都對現代藝術做出了重大貢獻:維隆建立了一種高度抽象又富有優雅氣質的立體主義傾向,對未來主義具有啟發性;早逝的杜尚—維隆是最具潛力的立體派雕塑家,創造了高度凝練的幾何風格作品;與哥哥們有所不同,雖然在他身上不乏畢加索和勃拉克的立體主義影響,甚至還創作了有關作品,但就像1911年和1912年創作的兩幅《下樓梯的裸女》所顯示的,由破碎的幾何體面復合而成的人物身上有立體主義者們感到陌生的東西,杜尚注入其中的有關動作、情緒的要素是超出立體派原則的。杜尚也清楚這一點,所以1912年從獨立沙龍上撤回此畫。顯然,在學習立體主義的時候,杜尚的腦子里已裝了很多東西,他在解釋這件作品時提到:把它說成繪畫並不恰當——「它是動能因素的組成體,是時間和空間通過抽象的運動反映的一種表現」。「當我們考慮形的運動在一定時間內通過空間的時候,我們就走進了幾何學和數學的領域,正如我們為了那個目的製造一個機器時所作的那樣。如果我表現飛機上升,我就力圖表現上升的實際情景。我不會把它畫成一幅靜物畫。當『裸體』的意象閑入我的眼簾時,我知道它要永遠打破自然主義的奴役的鎖鏈。」這彷彿是未來主義者的宣言,所以有人認為杜尚比未來派的創始人更了解未來派的意義。
1912年2月,巴黎的未來主義展覽也使杜尚明白了這點,雖然未來主義者缺乏他那種天生的幽默感,也不妨礙他借用他們的方法,進行更自由的創作。1912—1913年間,杜桑先是創作所謂的「機器繪畫」作品,像《新娘》那樣,同時他對繪畫和雕塑的傳統效力產生疑問,認為此時的立體主義也已成為學院的東西,他產生拋棄繪畫的想法,開始著手搞一些基於日常題材的藝術或非藝術的試驗。
1913年,杜尚拿出了活動雕塑和現成品藝術兩樣新事物,也是日後的達達、活動雕塑、廢品雕塑、波普藝術的最早形式。最有名的作品是向紐約獨立藝術家協會1917年舉辦的展覽送的一件陶瓷小便器,標題為「泉」,和1919年回法國後創作的標題為《L·H·O·O·Q)的作品,即在達·芬奇《蒙娜麗莎》的照片上添加的鬍子,這些極具調侃意味的作品在日後獲得的巨大影響是畫家也始料不及的,直到1962年,他還在給Hans Richter的信中寫道:「我使用現成品,是想使人們冷淡美學,可新達達拿過我的現成品,並從中發現了美。我把瓶架和小便器丟到人們的面前,作為挑戰,而他們卻贊美它的美學之美。」
觀念藝術可以說在1966-1972年間,同時達到了頂點並陷入了危機。這個術語首先在1967年左右被廣泛使用,但觀念藝術的一些形式是否存在於整個二十世紀,這個問題尚存有疑問。最早期的作品通常被認為是法國藝術家馬歇爾·杜尚(Marcel Duchamp)的所謂」現成品」,其中最為臭名昭著的就是《噴泉》。一個被安置在雕像基座上、被署名為R·穆特(R Mutt)的小便器,杜尚將之作為一件藝術品,送往1917年在紐約舉辦的」獨立藝術家協會展」上展出。在《噴泉》之前,很少會有什麼東西去讓人們思考藝術實際上是什麼,或它是如何被表達的問題;他們只是假定了藝術要麼是繪畫,要麼就是雕塑。但很少有人會將《噴泉》視為一件雕塑作品。
一件藝術作品通常是起到一種表述的作用:」這是一件米開朗基羅的舊約英雄大衛的雕像」,或」這是一幅蒙娜·麗莎的肖像」。我們當然可以提出一些這樣的問題:」米開朗基羅為什麼要將大衛做成兩倍的大小?」或」這位蒙娜·麗莎是誰?」但這些問題來自於一種對藝術作品假設的最初條件的默認。我們將之視為一種再現和」就事論事」的藝術。但現成品與之不同,它的提出不是作為一種表述,」這是一個小便器」,而是作為一個問題或一種挑戰,」這個小便器可能是件藝術品嗎?把它想像成藝術!」或者,杜尚的《LHOOQ》:」試試看將這件長了鬍子的蒙娜·麗莎復製品看作是一件藝術品,不僅是一件藝術品的被銷毀了的復製品,而是一件獨立的藝術品!」
60年代後期觀念藝術家所提出的一些問題,早在50年前就已為馬塞爾·杜尚所預見到了,並且在某種程度上,也為自1916年之後的達達的反藝術姿態所預見。它們將在二戰結束的20年之後再次被引述,並由包括新達達主義者和極少主義者在內的大量藝術家所延伸。正如我們所看到的,這些問題將為六十年代後期出現的一代藝術家所充分發展和理論,他們的作品必須存在於任何觀念藝術研究的核心之中。隨後,他們中大部分人繼續發展著他們的作品,同時,新一代藝術家則利用了觀念藝術的策略來闡釋他們對於世界的體驗。我們是否應將這類作品視為晚觀念、後觀念或新觀念藝術,這個問題依然沒有得到解決。觀念藝術一向是一種國際化的現象。六十年代,你也許能夠同在紐約那樣,在聖地亞哥、布拉格和布宜諾斯艾利斯找到它。由於紐約是這一時期的藝術分布和促進的中心,在那裡創作的藝術一直都是被討論的最多的。我更願意在某種程度上修正這一平衡。如果它不取決於介質或風格,當你面對一件觀念藝術品時又如何對之作出識別呢?一般而言,它可能會有四種形式:一件現成品(Readymade),這是由杜尚發明的術語,用於指代一件從外界帶入的物品,被宣稱或提議為藝術,從而同時否認了藝術的獨特性和由藝術家親手操作的必須性;一件介入品(Intervention),其中一些圖像、文字或物件被置於一個出乎意料的環境之中,從而引起人們去關注這一環境:例如博物館或街道;文獻(Documentation),其中真正的作品、觀念或活動,只能以記錄、地圖、圖表或攝影圖片的證據來表達;文字(Words),其中的觀念、主張或調查以語言的形式來表達。
杜尚的《噴泉》是最為聲名卓著或臭名昭著的一個現成品的範例,但其策略卻已為諸多藝術家所採納和改編。美國藝術家菲里克斯·岡薩雷茲-托里斯(Felix Gonzalez-Torres)的廣告牌計劃則是一個介入品的例子,其中一張照片,上面印有鋪著起皺床單的空白雙人床,被展示在紐約城的各處的二十四張廣告牌上。這是什麼意思?它沒有任何說明文字。對於路過的人們而言它可能有很多種意思,這取決於他或她本人的境遇。它說的是愛情和缺場:雙人床通常是由情侶們分享的。我們中的很多人在早晨上班之前就能看到它。這里展示的是一幅親密無間的場院景,而且被放在誰都看得見的地方,其中的背景或本義就理所當然地成為其意義的一個本質和關鍵的部分。也許一部分路人能夠識別出這是一個岡薩雷茲-托里斯的作品,並猜測出,對於他而言,這是一張他和情人露斯用過的床,後者最近剛剛死於艾滋病。但這種特定的個人意義並非規定了的,意義是我們每個人在其中發現到的東西。
大概是因為新達達無視藝術家在現成品藝術上持有的限制態度,才引發他以上的牢騷之言吧。不過,新達達在高度發達的消費時代里所持的物的概念以及對現成品藝術中物的關注,的確是不同於杜桑的。在杜桑的時代,把現成品放到展覽上是想說明藝術與現成物體之間的矛盾,到新達達這,這種意義幾乎盪然無存,人們更注重現成品出現在眼前時的形式和狀態。
就對藝術的態度和感情言,與新達達們比較,馬塞爾·杜桑好像還稱得上是古典派。
G. 什麼是 對偶噴泉定理
在平面幾何中,點和線稱為對偶元素。過一點畫一條直線和在一條直線上標出一個點叫作對偶運算。兩個圖形,如果一個可以從另一個把其中的元素和運算替換為對偶的元素和運算而達到,就稱為對偶的。兩個定理,如果一個定理中的所有元素和運算替換為對偶的就成為另一個定理時,叫做對偶的。如果其中一個定理真實,則另一個必然真實。關於上述這一事實,是彭色列在建立射影幾何學理論時首先發現的。事實上,射影幾何中所有的定理都是成對出現的。於是我們在射影幾何內有如下對偶原理:
射影幾何中的任一個成立的定理的對偶,同樣是射影幾何中的一個真實的定理。
是什麼保證了這個對偶原理的正確性呢?這要追溯到幾何基礎的公理系統中去。在希爾伯特幾何公理系統中的點、線、面、位於、通過等名詞都是一些抽象的元素和關系,可以允許給予不同的具體解釋。其演繹系統的性質,完全由公理系統中成立的關系給出。我們可以把射影幾何也建立在這樣的抽象元素和關系的公理系統上去。我們給出無定義的點、線和關聯,以及象下面這樣的對偶公理:「每兩個不同的點關聯著唯一的一條直線」和「每兩條不同的直線關聯著唯一的一點」等等。這樣一來,任何一個定理,如果在它的敘述和證明中,只包含與對偶公理有關的元素,那麼其中一定準許對偶化。因為原定理的證明在於某些公理的連續應用,而按同樣順序應用其對偶原理,這樣就得到了關於對偶定理的證明。正由於公理的對偶性,才保證了對偶原理的正確性。
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對偶是一種廣義對稱。對稱是數學美的重要特徵之一。因此,對偶原理從方法論的角度來講,便是數學的美學方法的一個具體體現,而且這一美學方法又與真緊密聯系在一起,因此,它的作用也就顯得更加重要了。
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H. 幾道數學題目,急啊
1.小華家5,6月的電話費共186元,5月是a元,6月平均每天電話費是(186-a)/30.
2.一個三角形的兩條邊分別是1厘米和3厘米,第3條邊可能是(3 )厘米.
3.6張卡片上分別寫著1,2,2,3,4,5,從中抽出一張,抽到2的可能性是(1/3 ),如果抽2張,抽到2的可能性是( 3/5)
4.一個音樂噴泉放音樂30秒後就噴泉20秒,從噴泉開始算起,第140秒在(噴泉 )/
5.20035030讀作( 二千零3萬五千零三十),省略萬後面的尾數是( 20030000).
6.在0,3.5,-1,15,-2.6,91這些數中,自然數有(0,15,91 ),小數有(3。5 )整數有(0 ,-1,15,91),正數有(15,91,3。5 ),負數有(-1,-2。6 ),合數有( 15,91).
7.在5.9%,八分之三,九分之五,十三分之六,0.78中,小於二分之一的數有(5.9% ,八分之三,十三分之六,).
8.爸爸乘火車於7月30日晚11時出發,8月1日凌晨0時到達1500千米遠的某地,火車的時速是( 60千米/時).
9.用1立方分米的正方體木快堆成一個棱長1米的大正方體,需要( 1000),如果把這些正方體木快排成同樣的2排,每排長(0。5 米).
10.一個兩位小數,保留整數後是5,這個兩位小數原來最小是(5。49 ).
11.(按規律填數)(1)2,6,12,20,(30),42...(2)1,8,27,(64),125...
12.林老師花了36元買了一些尺子和橡皮,尺子每把0.8元,橡皮每塊0.4元,林老師買了(10 )把尺子(70 )塊橡皮.
13.a+a+a=24,ab=1,b= 1/8
14把兩個相同的長方形拼成一個正方形面積為16平方厘米,每個長方形的周長是( 12)厘米,拼成的正方形周長是(16 )厘米.
累死,加50分吧
I. 初中數學
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絕對零度,理論上所能達到的最低溫度,在此溫度下物體沒有內能。把-273.15℃定作熱力學溫標(絕對溫標)的零度,叫做絕對零度(absolute zero)。 熱力學溫標的單位是開爾文(K)。日劇有同名11集電視劇。
目錄
說明
為什麼不能達到絕對零度
絕對零度下時間是否會停止
絕對零度是不可能產生火焰的
絕對零度下的振動——真空零點能
逼近絕對零度
宇宙中最冷的地方
最近一次達到的最低溫度
最低溫度意義說明
為什麼不能達到絕對零度
絕對零度下時間是否會停止
絕對零度是不可能產生火焰的
絕對零度下的振動——真空零點能
逼近絕對零度
宇宙中最冷的地方
最近一次達到的最低溫度
最低溫度意義展開 編輯本段說明
絕對零度(absolute zero)是熱力學的最低溫度,但此為僅存於理論的下限值。其熱力學溫標寫成K,等於攝氏溫標零下273.15度(-273.15℃)。 絕對零度,是可能達到的最低溫度。在絕對零度下,原子和分子擁有量子理論允許的最小能量。絕對零度就是開爾文溫度標(簡稱開氏溫度標,記為K)定義的零點;0K等於—273.15℃,而開氏溫度標的一個單位與攝氏1度的大小是一樣的。 物質的溫度取決於其內原子、分子等粒子的動能。根據麥克斯韋-玻爾茲曼分布,粒子動能越高,物質溫度就越高。理論上,若粒子動能低到量子力學的最低點時,物質即達到絕對零度,不能再低。然而,絕對零度永遠無法達到,只可無限逼近。因為任何空間必然存有能量和熱量,也不斷進行相互轉換而不消失。所以絕對零度是不存在的,除非該空間自始即無任何能量熱量。在此一空間,所有物質完全沒有粒子振動,其總體積並且為零。 有關物質接近絕對零度時的行為,可初步觀察熱德布洛伊波長(Thermal de Broglie wavelength) 其中 h 為普朗克常數、m 為粒子的質量、k 為玻爾茲曼常量、T 為絕對溫度。可見熱德布洛伊波長與絕對溫度的平方根成反比,因此當溫度很低的時候,粒子物質波的波長很長,粒子與粒子之間的物質波有很大的重疊,因此量子力學的效應就會變得很明顯。著名的現象之一就是玻色-愛因斯坦凝聚,玻色-愛因斯坦凝聚在1995年首次被實驗證實,當時溫度降至只有 170×10 開爾文。 ①在中學階段,對於熱力學溫標和攝氏溫標間的換算,是取近似值T(K)=t(℃)+273。絕對零度的溫度圖線
實際上,如以水的冰點為標准,絕對零度應比它低273.15℃所以精確的換算關系應該是T(K)=t(℃)+273.15。 ②絕對零度是根據理想氣體所遵循的規律,用外推的方法得到的。用這樣的方法,當溫度降低到-273.15℃時,氣體的體積將減小到零。如果從分子運動論的觀點出發,理想氣體分子的平均平動動能由溫度T確定,那麼也可以把絕對零度說成是「理想氣體分子停止運動時的溫度」。以上兩種說法都只是一種理想的推理。事實上一切實際氣體在溫度接近-273.15℃時,將表現出明顯的量子特性,這時氣體早已變成液態或固態。總之,氣體分子的運動已不再遵循經典物理的熱力學統計規律。通過大量實驗以及經過量子力學修正後的理論導出,在接近絕對零度的地方,分子的動能趨於一個固定值,這個極值被叫做零點能量。這說明絕對零度時,分子的能量並不為零,而是具有一個很小的數值。原因是,全部粒子都處於能量可能有的最低的狀態,也就是全部粒子都處於基態。 ③由於水的三相點溫度是0.01℃,因此絕對零度比水的三相點溫度低273.16℃。 絕對零度表示那樣一種溫度,在此溫度下,構成物質的所有分子和原子均停止運動。所謂運動,系指所有空間、機械、分子以及振動等運動.還包括某些形式的電子運動,然而它並不包括量子力學概念中的「零點運動」。除非瓦解運動粒子的集聚系統,否則就不能停止這種運動。從這一定義的性質來看,絕對零度是不可能在任何實驗中達到的,但目前科學家已經在實驗室中達到距離絕對零度僅五十億分之一攝氏度的低溫。所有這些在物質內部發生的分子和原子運動統稱為「熱運動」,這些運動是肉眼看不見的,但是我們會看到,它們決定了物質的大部分與溫度有關的性質。正如一條直線僅由兩點連成的一樣,一種溫標是由兩個固定的且可重復的溫度來定義的。最初,在一標准大氣壓(760毫米水銀柱,或760托)時,攝氏溫標是定冰之熔點為0℃和水之沸點為100℃,絕對溫標是定絕對零度為0K和冰之熔點為273K,這樣,就等於有三個固定點而導致溫度的不一致,因為科學家希望這兩種溫標的度數大小相等,所以,每當進行關於這三點的相互關系的准確實驗時,總是將其中一點的數值改變達百分之一度。現在,除了絕對零度外,僅有一固定點獲得國際承認,那就是水的「三相點」。1948年確定為273.16K,即絕對零度以上273.16度。當蒸氣壓等於一大氣壓時,水的正常冰點略低,為273.15K(=0℃=32°F),水的正常沸點為373.15K(=100℃=212°F)。這些以攝氏溫標表示的固定點和其他一些次要的測溫參考點(即所謂的國際實用溫標)的實際值,以及在實驗室中為准確地獲得這些值的度量方法,均由國際權度委員會定期公布。 科學家在對絕對零度的研究中,發現了一些奇妙的現象。如氦本是氣體(氦是自然界中最難液化的物質),在-268.9℃時變成液體,當溫度持續降低時,原本裝在瓶子里的液體,卻輕而易舉地從只有0.01毫米的縫隙中,很容易地溢到瓶外去了,繼而出現了噴泉現象,液體的粘滯性也消失了。
編輯本段為什麼不能達到絕對零度
1848年,英國科學家威廉·湯姆遜·開爾文勛爵(1824~1907)建立了一種新的溫度標度,稱為絕對溫標,它的量度單位稱為開爾文(K)。這種標度的分度距離同攝氏溫標的分度距離相同。它的零度即可能的最低溫度,相當於零下273攝氏度(精確數為-273.15℃),稱為絕對零度。因此,要算出絕對溫度只需在攝氏溫度上再減273即可。那時,人們認為溫度永遠不會接近於0(K),但今天,科學家卻已經非常接近這一極限了。 低溫下超導體產生的磁浮現象
物體的溫度實際上就是原子在物體內部的運動。當我們感到一個物體比較熱的時候,就意味著它的原子在快速運動:當我們感到一個物體比較冷的時候,則意味著其內部的原子運動速度較慢。我們的身體是通過熱或冷來感覺這種運動的,而物理學家則是絕對溫標或稱開爾文溫標來測量溫度的。 按照這種溫標測量溫度,絕對溫度零度(0K)相當於攝氏零下273.15度(-273.15℃)被稱為「絕對零度」,是自然界中可能的最低溫度。在絕對零度下,原子的運動完全停止了,那麼就意味著我們能夠精確地測量出粒子的速度(0)。然而1890年德國物理學家馬克斯·普朗克引入的了普朗克常數表明這樣一個事實:粒子的速度的不確定性、位置的不確定性與質量的乘積一定不能小於普朗克常數,這是我們生活著的宇宙所具有的一個基本物理定律(海森堡不確定關系)。那麼當粒子處於絕對零度之下,運動速度為零時,與這個定律相悖,因而我們可以在理論上得出結論,絕對零度是不可以達到的。 自然界最冷的地方不是冬季的南極,而是在布莫讓星雲。那裡的溫度為零下272攝氏度,是目前所知自然界中最寒冷的地方,成為「宇宙冰盒子」。事實上,布莫讓星雲的溫度僅比絕對零度高1度多(零下273.15攝氏度)。 這個「熱度」(因為實際上我們談到的溫度總是在絕對零度之上)是作為宇宙起源的大爆炸留存至今的熱度,事實上,這是證明大爆炸理論最顯著有效的證據之一。 在實驗室中人們可以做得更好,能進一步地接近於絕對零度,從上個世紀開始,人們就已經製成了能達到3K的製冷系統,並且在10多年前,在實驗室里達到的最低溫度已是絕對零度之上1/4度了,後來在1995年,科羅拉多大學和美國國家標准研究所的兩位物理學家愛里克·科內爾和卡爾威曼成功地使一些銣原子達到了令人難以置信的溫度,即達到了絕對零度之上的十億分之二十度(2×10^-8 K)。他們利用激光束和「磁陷阱」系統使原子的運動變慢,我們由此可以看到,熱度實際上就是物質的原子運動。非常低的溫度是可以達不到的,而且還要以尋求「阻止」每一單個原子運動,就像打檯球一樣,要使一個球停住就要用另一個球去打它。弄明白這個道理,只要想一想下面這個事實就夠了。在常溫下,氣體的原子以每小時1600公里的速度運動著,而在3K的溫度下則是以每小時1米的速度運動著,而在20nK(2×10^-8 K)的情況下,原子運動的速度就慢得難以測量了。在20nK下還可以發現物質呈現的新狀態,這在70年前就被愛因斯坦和印度物理學家玻色(1894~1974)預見了。 事實上,在這樣的非常溫度下,物質呈現的既不是液體狀態,也不是固體狀態,更不是氣體狀態,而是聚集成唯一的「超原子」,它表現為一個單一的實體。 當到達絕對零度時,物質將塌縮成次原子粒子,-275.15應稱原子絕對零度,還應有粒子絕對零度。低於絕對零度在宇宙中是很常見的,比如「黑洞」,只是無法測到。
編輯本段絕對零度下時間是否會停止
當在絕對零度時,時間會停止。這個問題到底是對的還是錯的?至今還是有爭議。 正方認為(時間會停止): 絕對零度在宇宙中是存在的,在宇宙的某些地方,當巨大的能量被黑洞吸走時產生絕對零度,由於時間也是一種能量形式,所以在那一刻,時間也是停止的。宇宙中有存在絕對零度的地方,甚至有低於絕對零度的地方,那些低於絕對零度的情況由反物質構成。也就是說我們的分子運動需要提供能量,而反物質運動則吸收能量,所以絕對零度可以達到,只不過我們沒有發現,也沒法發現。正如數字有正負,電流有正負,性別有男女一樣,你憑什麼說就沒有低於絕對零度的負溫度?科學家們都沒有否認在絕對零度時刻,就是時間的起源之前時空的可知性,你又憑什麼斷定在0度之下的溫度不存在?就像速度達到光速時時間會停止,再快就倒著走。那如果速度達到了0km/s。那麼時間的狀態又會改變。 (現在根據實驗,黑洞不會產生絕對零度,因為將大量的能量和物質吸進一個極小的點將會產生極大的熱量, 以強大的輻射線放出) 反方認為(時間不會停止): 從哲學角度說,物質的靜止和運動都是相對的,時間如果記錄著物質的發展和變化的話,它記錄物質的運動狀態,那麼可不可以記錄物質的靜止狀態? 絕對零度下,不是一切都停止了,停止的只是物質的分子運動,所以,綜上所述,絕對零度下的時間肯定還是運動的。除非這個世界裡,時間不再存在。可是如果宇宙的全部物質都是絕對零度那麼時間也應該停止了吧! 事實上,在絕對零度時,物體是不存在運動不存在能量的,此時物體保持了一個相對於非絕對零度物體的絕對靜止狀態。時間是一種能量(如前文所說),但更多時候時候它是一種形式,是存在於我們感知范圍內的單位,因而在絕對零度時,相對時間是取決於你的認證方式的。另外,當到達絕對零度時,空間會發生扭曲。
編輯本段絕對零度是不可能產生火焰的
絕對零度是不可能產生火焰的,至少人眼看不到,因為火焰自身的溫度的關系物質燃燒必定要達到某種溫度否則不會產生火焰現象,絕對零度是一個推出的數字,是人類不可能達到的一個最低溫,乃至宇宙也沒有這樣的低溫。 絕對零度時物體粒子的平均動能為零,就是說都不動了,所以溫度不能再低了。瞬間到達絕對零度是一個非常復雜的概念 涉及到相對論的概念,火焰是物質劇烈燃燒產生的。既然沒有動能當然粒子也不會那麼劇烈的運動或者說粒子處於絕對靜止狀態,也就是說不會產生燃燒現象。
編輯本段絕對零度下的振動——真空零點能
在絕對零度下,任何能量都應消失。可就是在絕對零度下,依然有一種能量存在,這就是真空零點能。 真空零點能,因在絕對零度下發現粒子的振動而得名。這是量子真空中所蘊藏著的巨大本底能量。海森堡測不準原理指出:不可能同時以較高的精確度得知一個粒子的位置和動量。因此,當溫度降到絕對零度時粒子必定仍然在振動;否則,如果粒子完全停下來,那它的動量和位置就可以同時精確的測知,而這是違反測不準原理的。這種粒子在絕對零度時的振動(零點振動)所具有的處於絕對零度的宇宙邊緣處
能量就是零點能。 量子真空是沒有任何實物粒子的物質狀態,其場的總能量處於最低,這是一切物質運動及能量場的最初始狀態,它的溫度自然處於絕對零度。這樣的狀態具有無限變化的潛在能力。零點能就是由(量子真空中)虛粒子,不斷產生的一對反粒子的出現和湮滅產生的。據推測,量子真空中,每立方厘米包含的能量密度有10^13焦耳,足以在瞬間燒乾地球上所有海洋的水分! 從理論上看,真空能量以粒子的形態出現,並不斷以微小的規模形成和消失。真空中充滿著幾乎各種波長的粒子,但卡西米爾認為,如果使兩個不帶電的金屬薄盤緊緊靠在一起,較長的波長就會被排除出去。接著,金屬盤外的其他波就會產生一種往往使它們相互聚攏的力,金屬盤越靠近,兩者之間的吸引力就越強。1996 年,物理學家首次對這種所謂的卡西米爾效應進行了測定。這是證明真空零點能存在的確鑿證據。 其實,絕對零度和絕對至高溫度在理論上均可達到。人類正不遺餘力地做著相關實驗,探索著隱藏在科學深處的奧秘。
編輯本段逼近絕對零度
和外太空宇宙背景輻射的 3K 溫度做比較,實現玻色-愛因斯坦凝聚的溫度 170×10^9K 遠小於 3K,可知在實驗上要實現玻色-愛因斯坦凝聚是非常困難的。要製造出如此極低的溫度環境,主要的技術是雷射冷卻和蒸發冷卻。
編輯本段宇宙中最冷的地方
目前所知宇宙中最寒冷的地方,在布莫讓星雲,那裡的溫度為零下272攝氏度,僅比絕對零度高1.15攝氏度,堪稱「宇宙冰窟」!布莫讓星雲急速噴發,而周圍沒有任何熱源,(像一個密封罐子中的液體被迫噴出時,罐子中的溫度就會急速降低)最終達到接近絕對零度的狀態。布莫讓星雲
編輯本段最近一次達到的最低溫度
(2003年09月12日 16:37) 由德國、美國、奧地利等國科學家組成的一個國際科研小組,目前改寫了人類創造的最低溫度紀錄:他們在實驗室內達到了僅僅比絕對零度高0.5納開爾文的溫度,而此前的紀錄是比絕對零度高3納開。這是人類歷史上首次達到絕對零度以上1納開以內的極端低溫。
編輯本段最低溫度意義
開爾文是熱力學溫度單位,簡稱「開」,1開刻度相當於1攝氏度刻度,1納開等於十億分之一開爾文。0開即絕對零度是溫度的極限,相當於零下273.15攝氏度,在這種溫度下,分子將停止運動。 這個科研小組在新一期美國《科學》雜志上發表論文介紹說,他們是在利用磁阱技術實現銫原子的玻色-愛因斯坦凝聚態(BEC)的實驗過程中創造這一紀錄的。參與研究的科學家大衛·普里查德介紹說,將氣體冷卻到極端接近絕對零度的條件對於精確測量具有重要意義,他們的此次實驗成果有助於製造更為精確的原子鍾和更為精確地測定重力等。 玻色-愛因斯坦凝聚態是物質的一種奇特的狀態,處於這種狀態的大量原子的行為像單個粒子一樣。這里的「凝聚」與日常生活中的凝聚不同,它表示原來不同狀態的原子突然「凝聚」到同一狀態。要實現物質的該狀態一方面需要達到極低的溫度,另一方面還要求原子體系處於氣態。華裔物理學家朱棣文曾因發明了激光冷卻和磁阱技術製冷法而與另兩位科學家分享了1997年的諾貝爾物理學獎。 科學家說,他們希望利用新達到的最低溫度發現一些物質的新現象,諸如在此低溫下原子在同一物體表面的狀態、在限定運動通道區域時的運動狀態等。因發現了「鹼金屬原子稀薄氣體的玻色-愛因斯坦凝聚」這一新的物質狀態而獲得了2001年諾貝爾物理學獎的德國科學家沃爾夫岡·克特勒評價說,首次達到絕對零度以上1納開以內的溫度是人類歷史上的一個里程碑。