我们知道,分子运动速度越快,物体温度越高,当分子运动速度达到光速时,温度有多高?

首先我要说的是,根据爱因斯坦狭义相对论,你的分子永远达不到光速,只能无限接近。

其次,当分子运动速度,无限接近光速的时候,意味其能量越来越高。这个时候,通常构成分子的各个原子间作用力,已经无法支撑一个稳定的分子结构了。当一个分子加速到一定能量(速度)后,分子必然分裂成原子。

我们这么来形容吧:

当一个固体被加热,他会融化成液体。

继续加热,液体会蒸发成为气体。

再继续加热,气体会变成等离子体。

再增加能量,就是一个个原子、原子核

再增加能量,就是中子、质子、电子等

再继续,也许就是夸克?弦?

至于烤鸡翅,你想多了,真的接近了光速,那种能量能瞬间让烤鸡变成飞灰。

这个问题值得探讨一下,根据热力学第一定律,或能量守恒与转换定律,有基于概率与统计学原理,

温度是基于玻尔兹曼常数(k)关于热平衡系统所含粒子平均动能的指标,其解析式写成:

Ek=?mv2=1.5kT,或:T=?mv2/1.5k…(1)

其中的玻尔兹曼常数:k=1.38×10?23J/K,从量纲分析可知,k相当于能温当量。

有人以为,方程(1)只适合分子,不适合原子与亚原子,这是一个误解。温度是一个强度指标,与粒子质量(m)的总量指标无关。

有的分子质量如氢气(H?=2u)比氧原子(O=16u)质量小7倍,比臭氧分子(O?=48u)小23倍。

例1,大型强子对撞机(LHC)可以将电子加速到0.999c≈3×10?m/s,此时该电子的温度,

T=?m?c2/1.5k≈2×10?K=20亿开。

例2,估算电中微子(νe)的温度。中微子速度几乎就是光速:v≈c,问题是电中微子的质量,现在似乎没人说清楚。

不妨按中子衰变方程:中子=质子+电子+电中微子,即:n=p+e+νe,再考虑质量守恒。

即:νe=n-(p+e)=1840m?-(1836+1)m?,m?是电子质量,故:νe=3m?=2.73×10?2?[kg],显然,电中微子温度是电子的3倍:T=6×10?开。

例3,计算黑洞内部质子的热力学温度。

这个有点难,问题是我们不清楚黑洞内部的电子与质子之间的动力学关联及其震荡速度。

笔者认为,黑洞是超大质量的中子星,内部都是亚原子粒子在临界简并压下的极速运动。

电子(m?)绕质子(m*)的轨道线速度=光速:v?=c,根据动量守恒定律:

m?c=m*v*…(3),质子震荡速度v*=m?c/m,代入相关参数,有:v*=α2c=137千米/秒。而常规原子内部的质子震荡速度v*’=1.2km/s。

有了速度,就可估算对应的热力学温度。具体计算大家都会套公式,在此不必赘述。

不过,方程(1)不适合光子之类的玻色子。此时要根据光电效应方程,用平均辐射辐射动能来表示电磁波的温度,即:

hc/λ=1.5kTξ,或:T=hc/1.5kλξ…(2),式中,ξ≈10,是经验系数,即:

T=(hc/15k)/λ=k’/λ…(3)

其中,k’=9.61×10??[J2m/K]…(4)

例4,估算红光波长λ=780纳米的电磁波温度。解:T=k’/λ=9.61×10??÷(7.8×10??)=1230K。

Stop here。物理新视野与您共商物理前沿与中英双语有关的疑难问题。

我用分子动理论给大家解答这个问题。分子动理论说:分子是永不停息地作无规则运动。分子运动越剧烈,其宏观表现就是温度越高。随着分子吸收外界能量的增加,分子运动加快,当分子动能增加到一定程度时,分子就会争脱分子间的作用力而逃逸,成为单个的分子。在宏观上表现为物体发生了物态变化。从固态→液态→汽态。

这个问题有三个科学错误。

第一,分子运动是无规则运动,不是定向运动。假如其达到光速,它的大小是确定的,运动的方向确定了吗?

第二,分子运动是在物体的内部达到光速还是成为单个的分子后达到光速。如果是在物体内部,物体早己被汽化了,如果是在物体成为单个分子后达到光速,分子会”分解”成一些基本粒子了,也不存在有温度之说。

第三,温度是物体的冷热程度。它是决定物体内能多少的一个因素。而内能是物体内部所有分子的势能和动能之和。所以,温度是”分子团”的集体表现,单个的分子没有温度之说,即使运动达到光速也是无温度之说。当分子间距离很大时,也相当于每个分子的独立运动。

温度的本质,在微观领域体现是“分子热运动剧烈程度”,即分子运动速度。但需强调两点:

? 分子的热运动,是无规则运动;

? 物体所有分子整体平均动能的大小,才是宏观层面温度高低的体现,它不取决于单个分子运动速度。

为何要着重强调这两点呢?

回到本题不难发现,“当分子运动速度达到光速时,温度有多高?”这一问,有偷梁换柱之嫌。

1、有静止质量的物体,速度无法达到光速,即使单个分子也不可能。

根据爱因斯坦质能方程:E = mc2=m(0)c2/√(1-v2/c2)

m(0)是物体(相对)静止质量,c为光速,v为物体实际运动速度

当速度v趋近于光速c,分母“√(1-v2/c2)”将趋近于0。物体所需的能量E趋近于(无穷大)。虽然整个宇宙的能量总体是难以计数的规模,但宇宙毕竟只是930亿光年有限空间,全部能量集合也未必能称之为

其实,通过洛伦兹质量方程:m=m(0)/√(1-v2/c2)也可以看出,即使是单个分子的微小质量,当物体趋近于光速,其运动质量也将达到∞

所以,物质(包括有静止质量的分子)不可能真正达到光速。

2、个别分子的超高运动速度,不能体现宏观物体温度。

即使有个别分子在受到特定“场”作用,速度能趋近于光速,那该分子也将以辐射的形式瞬间脱离物体本身,其所具有的动能也就不再归属该宏观物体的分子平均动能。

所以,单个分子速度,不是宏观物体的温度体现。

3、那么,宇宙中存不存在“绝对高温”呢?

理论答案是“存在”,但通常不叫“绝对高温”这一名字,而叫“普朗克温度”

绝对零度,理论概念不难理解,是所有分子的运动速度都最低——为0,即所有分子都停止运动。
同理,普朗克温度,则是所有分子运动速度都最高——为光速c,广义相对论规定了物体速度不能超过光速。

对于非理想气体,光速状态下的分子动能E(k)=kT ,它同样是一份“普朗克能量”。

[k为玻尔兹曼常数,T为开氏温度]

E(p)=m(p)c2

[E(p)是普朗克能量,m(p)是普朗克质量,c为光速]

E(k)=E(p),得:

T=m(p)c2/k

=(2.1765×10^-8kg)x(2.9979×10^8m/s)2/(1.3806×10^-23J/K)

≈1.4169×10^32K

普朗克温度是宇宙内的高温极限,如同普朗克长度极限一样,不会高于这个温度,讨论超过1.4169×10^32K的温度数值,没有任何意义。

普朗克温度只有在宇宙奇点大爆炸的最初几秒内出现过,此后的温度,都不可能再达到如此高位。

我们知道粒子加速器把粒子加速到接近光速时候,就可以把质子撞的四分五裂,变成夸克,你想想达到光速时候还有分子吗?宇宙中存在比质子还坚固的原子分子吗?

既然没有!

那么温度这个原子分子平均运动速度的统计已经失去了意义!

我们地球人类温度计测量不了那么大的高温,用黑体辐射规律去计算,但这计算出来的结果正确吗?

瑞利-金斯定律是用于计算黑体辐射强度的一个很好的定律。但温度过高时候与实验不符,这就是科学史上的“紫外灾难”,

不知道他们用多少的温度做的实验,既然能让黑体辐射的波长峰值移动到紫外区域,那么这个实验黑体温度肯定比太阳表面温度还高!地球上没有任何物质可以承受这样的温度!

???

乌云笼罩!

分子运动达到光速,这个所谓的光速状态,其实也是这个分子脱离或马上脱离原生态体系的临界状态。也可以说这个分子马上就不在原生态体系存在了,此时的温度就是生态体系自身的最高温度,生态体系的自身最高温度有多高,此时分子的温度就有多高。当这个分子在光速状态的瞬间过后,它的温度对于新的生态体系来说就是那个生态体系自身的最低温度了,每个生态体系自身的温度范围是不一样的的,所以,并不存在一个确定值的最高或最低温度,要因事而定,而知。

这个有点意思!当分子或者原子的运动达到光速会出现啥子情况!哈哈!我认为一旦达到光速分子或者原子会成为黑洞的一部分!也就是时空动态引力场的一部分!这就是它们最终的归属!额

也就是说,随着物体分子运动的越快温度的升高,就会使得物体本身产生一系列变化,比如物体会由固态变成液态,再变成气态,期间如果达到着火点,就会燃烧或爆炸等等。

倘若物体分子速度达到光速,物体便会不再是物体本身了,就成了一团光了。或者热能会成为光能,抑或温度随着物体分子原子离子的四处游离辐射等等,不再升高,甚至有时反会降低。

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