Почему у температуры есть минимальный предел и нет максимального?

2657
5
0
19 августа
10:01
сентябрь
2015

Мне кажется, у многих людей, в том числе тех, кто отвечал выше, немного неверное понимание того, что вообще такое температура. А еще у одного неверное представление того, что такое планковская температура. Поэтому давайте разберемся во всем по порядку.

1. Сначала скажу что НЕ такое температура:

> температура - НЕ мера движения;

> температура - НЕ мера внутренней энергии;

> температура - НЕ определяется из закона Гей-Люсака (да вообще этот ответ какой-то странный, как можно из эмпирического закона определить вполне реальные физические величины?).

Чтобы лучше понять температуру, давайте ответим на вопрос. Представьте множество молекул, скажем, воды движется в одном направлении без отклонений, без колебаний, с одной и той же скоростью. Чему равна температура такой системы? Проходивший (нормально) молекулярную физику человек ответит, что температуры у такой системы нет вообще. И окажется прав. Причем не важно как быстро движутся частицы.

Дело в том, что есть такая вещь как состояние, и такая вещь, как распределение скоростей частиц. Для состояния, в котором находилась предыдущая система, вообще не определяется понятия температуры. Температура определяется строго для одного типа состояния - состояния равновесия, при котором имеет место максвелловское распределение скоростей (со всевозможными вариациями). В таком случае температура просто напросто является параметром, сидящим в экспоненте. Термодинамически ее можно определить как производную внутренней энергии по энтропии. Но имеет эта производная смысл ТОЛЬКО в случае равновесия (т.е. максвелловского распределения). И внутренняя энергия тут не при чем. Может быть система с ненулевой внутренней энергией, но с нулевой энтропией, соответственно с нулевой температурой (закон Нернста).

2. Планковская температура - это НЕ максимум температуры (энергии). Вообще планковские величины в теории возникли, как самые натуральные нормировочные множители, на которые удобно нормировать (обезразмеривать) величины (как это любят теоретики). Поэтому эти величины не несут такого глубинного смысла. Они на то и характерны. Т.е. понятно, что теория на таких энергиях работать не должна, но это не значит, что такие энергии невозможны.

Это ликбез для предыдущих авторов ответов. Теперь к вопросу.

Теоретически абсолютного максимума температуры, действительно, не существует. Система, может разогреваться теоретически (в состоянии равновесия) до каких угодно температур. Другое дело, какие процессы будут происходить при больших температурах, и будем ли мы в состоянии их описать. При больших температурах начнут разлагаться, сначала, молекулы на атомы, потом атомы на ядра и электроны, потом ядра начнут распадаться на нуклоны, потом нуклоны на кварк глюонную плазму... и... А вот что дальше - непонятно. Кварки - элементарные частицы, распадаться им уже не на что. Что будет происходить про бОльших температурах (скажем тех же планковских) - совершенно неясно.

Как было отмечено выше, самые высокие температуры были в момент Большого Взрыва (или начала инфляции, как больше нравится). Но проблема в том, что сказать какие именно температуры там были, а уж тем более, сказать что именно происходило при таких температурах - нельзя.

Поэтому, максимальный предел - он в данном случае связан с тем, что мы просто не знаем что происходит с материей при больших температурах, вот и все.

15
6
август
2015

Теоретически максимальная температура была сразу после Большого Взрыва. Это планковская температура T = 1.416808(33)*10^32 Кельвинов. Практически планковская температура недостижима. Температура в центре Солнца примерно равна 15 млн Кельвинов. В термоядерных реакторах, созданных человеком, температура плазмы достигает 150 миллионов Кельвинов. Это в десять раз горячее чем на Солнце, но до планковской температуры ещё очень и очень далеко.

6
2
август
2015

Это очень просто. Существует эмпирический закон французского физика Гей-Люссака, который говорит о том, что для идеального газа объем прямо пропорционален температуре, то есть

V=T*const.

Так как объем не может быть отрицательным, то, очевидно, что температура ограничена снизу. И наоборот, теоретически V может быть сколь угодно большим, а значит верхнего предела для температуры нет.

Именно из этого закона, в предположении нулевого объема, было получено первое точное значение для абсолютного нуля. Я писала об этом здесь thequestion.ru

Анна Синельниковаотвечает на ваши вопросы в своейПрямой линии
2
1
показать ещё 3 ответа
Если вы знаете ответ на этот вопрос и можете аргументированно его обосновать, не стесняйтесь высказаться
Ответить самому
Выбрать эксперта