地球上,最冷的地方在南极,人类观测到的南极最低气温为零下八十九点六摄氏度。生活中我们常说的室温为二十五摄氏度,常温则为二十摄氏度。当温度达到二十七摄氏度以上,我们就会感到热了,三十摄氏度以上就很热了,过了三十五摄氏度就是高温炎热酷暑天气,这个时候就要注意防暑了。
在我们地球上,熔点最高的物质是铪合金,大约是四千两百摄氏度,地球核心温度可达六千八百摄氏度,足以融化地球上的任何物质,在太阳内部,温度更是高达一千五百万度。
温度究竟是什么?我们可以用一些物理状态来表示。比如在标准大气压环境下,水在0摄氏度的时候就会变为固态,在0-100摄氏度期间就是液态,在100摄氏度以上就变成了气态,人类这种恒温动物的体温约为37摄氏度,超过400摄氏度后,金属铅就会融化,超过1540摄氏度后,铁也会融化,人类已知熔点最高的物质五碳化四钽铪(TaHfC)的熔点是4215℃,太阳的表面温度约为6000摄氏度,太阳的核心温度约为1500万摄氏度。
那温度最高能有多高呢?就连太阳核心都达不到10亿摄氏度,宇宙中真的存在10亿摄氏度的高温吗?很明显是有的,只是在日常的生活中我们不可能接触到如此高的温度。
科学家们认为,极少部分的恒星内部是能够达到如此高温的,比如演化到末期的白矮星或者中子星内部,科学家们认为,中子星的核心处温度甚至能达到100亿摄氏度以上。那么有人就要提出疑问了,这么高的温度究竟是如何产生的呢?
温度的本质就是微观粒子的运动,粒子的运动越是剧烈,其产生的动能也就越大,宏观上表现的温度值就越高。当微观粒子的运动完全停止之后,就会达到绝对零度,因此可以说,温度就是衡量一个系统中微观粒子平均动能的物理量。
在一些中子星内部,温度之所以能够超过100亿摄氏度,除了其本身质量的原因,更重要的是,这颗恒星在发生超新星大爆发的时候,粒子的运动非常剧烈。这种情况下,中子星内部的温度会急剧上升,从而达到100亿摄氏度以上。在如此的高温下,物质就连最基本的原子结构都无法保留,因此中子心的基本组成就是中子。
如果把各类温度做个比较的话,我们可以得知人体睾丸的温度是三十五度,人在零下零点五五度就会冻伤,水在零度就会结冰,马里亚纳海沟的温度是两度,冰箱冷藏室的温度是五度左右,人的最低体温是十三点七度,人的正常体温是三十七度。
人体最高体温是四十六点五度,月球白天的温度是一百一十度,CPU最高保护温度为一百二十五度,水星表面的温度为一百六十七度。水银的沸点是三百五十度,金星表面环境恶劣,温度达到了四百六十五度,火柴燃烧的温度更是高达八百摄氏度,银器的熔点为九百六十一点七八摄氏度。
金的熔点为一千零六十四点一八度,火山岩浆为一千两百度,打火机火焰的温度是一千九百零七度,比邻星表面的温度是三千零四十二度,木星核心的温度是二点四万度,雷电的温度大约是二点八万度,原子弹爆炸的温度五千万摄氏度。
以上既然提到十亿摄氏度这个概念,就应该从我们赖以生存的家园地球说起,来看一下这颗美丽的蓝色星球,存在着什么样的温度?地球之所以事宜生命的生存,是因为这里有着最舒适的气温,地球的平均温度只有十五度,就像造物主特别关照过一样,一切都是那么的完美,不像其他星球啊,环境非常恶劣。
人类感到最舒适的温度也就是二十摄氏度左右,可能在一些不标准的大气压地区,沸水的温度也只有八十九摄氏度左右,对于四季如春的云南人来说,二十八九度就感觉很热了,特别是在昆明,玉溪等地区,很少能够超过三十摄氏度的。
十亿摄氏度当然是一个很高的温度,但相比宇宙中存在的最高温度还是一个小规模。宇宙中最高温度是普朗克温度,存在于宇宙大爆炸刚开始那一刻,也就是大爆炸开始的十的负四十三次方秒时,温度为十的三十二摄氏度,也就是一亿度。
当温度达到10亿摄氏度时,分子的热运动会变得异常剧烈,像打了兴奋剂一样,这时分子所具有的能量可以轻轻松松的突破分子之间的电磁屏障,于是核聚变发生了,核聚变产生的巨大能量再次补充发生核聚变消耗的能量,聚变反应一直发生下去,直到聚变为铁元素,这种元素很稳定,在聚变时发出的能量很小,聚变反应因此停止,10亿摄氏度因此归于静寂。
物质特性之一热胀冷缩,物体大多是由多种物质组成,在特高温时被汽化,称三态变化。如水温超过100℃时开始汽化。各种物质的汽化温度不同,全部物质在特高温(3万℃以上)时,经过一万小时以上的融合,将全部变成一种物理性质化学性质一样的物质,这种特性一致的物质由于在地球上不能产生这一条件,人类无法去研究,并没有命名,因而化学物理性质也无法识别。高温(3万℃度)以上的混和物其性质全部一致。因此天上的全部恒星特性一致。
宇宙大爆炸开始后的一秒钟,温度就降到了一百亿度。这里的温度可以认为是摄氏度,也可以为开氏度,因为这两种温标相差二百七十五点一五度,也就是说摄氏度零度时为开氏二百七十五点一五开尔文,以上两种温标都是以同样的刻度提升。
而宇宙高温的估量只是相对准确,所以在万度高温的估量时,二百七十一点二五度就可以忽略不计。只有在千度及零下温度时,必须明确表明是摄氏度或开氏度。
已经对比了这么多种形式的温度,那十亿摄氏度到底有多热呢?烟头的温度大概在七百摄氏度左右;火山喷发岩浆的温度在一千摄氏度左右;铁的沸点通常在一千五百摄氏度左右;原子弹爆炸的瞬间,温度可以达到一万摄氏度以上;太阳的中心温度可以达到两千万摄氏度左右。而我们大家都知道,太阳距地球有一点五亿公里,即使在这么远的距离,我们人类依然可以感到炎热。
十亿度这样的超高温,在地球上基本上不会发生。就是在宇宙中只有一少部分的恒星才有这的温度,超新星爆炸瞬间温度能达到上亿的,有的超新星爆炸能达到几十亿,几百亿超高温,温度越高伽马射线越强。
在几十光年外,超新星爆炸温度要是十亿度,在地球上人们就能看到超强的光,要是十亿度,别说他发出来的光了,就是他的伽马射线,紫外线,都特别厉害,最好不要发生十亿度。
那上述所说的十亿摄氏度要怎么用物理学概念解释呢?当温度达到十亿摄氏度时,分子的热运动会变得异常剧烈,像打了兴奋剂一样,这时分子所具有的能量可以轻轻松松的突破分子之间的电磁屏障。
于是核聚变发生了,核聚变产生的巨大能量再次补充发生核聚变消耗的能量,聚变反应一直发生下去,直到聚变为铁元素,这种元素很稳定,在聚变时发出的能量很小,聚变反应因此停止,十亿摄氏度因此归于静寂。
理论上,现在可控核聚变五千万度的物质,压缩体积为二十分之一可能可以得到十亿度。二点一亿度的一个分子就可以使人体一个血红细胞的所有十亿个氧分子,升高一度。注意是一个分子,这个能量其实是极大的。
三点一亿度的物质,可以使任何碰到它的物质灰飞烟灭。事实上,不用十亿度,太阳中心的温度两千万度和原子弹已经可以做到。
四点一亿度的物质,肯定已经不是分子了,至少是离子。甚至有可能连这个都不是,变成原子了。甚至可能是夸克加电子,因为现今世界使用的,可以碰撞出电子,中子的超大型强子对撞机,也可以把夸克碰撞出来。
而十亿摄氏度,刚好是太阳中心温度的五十倍,所以大家可以想象一下,这个温度到底有多高?当然如果真的有这么一个温度出现在地球上,相比所有物种和材料都不能幸免。
其实对我们人类而言,十亿摄氏度根本就是一个天文数字。但在茫茫宇宙中,或许某个星球也会像太阳那样发生“核聚变”,从而释放出巨大的能量,甚至它的中心温度能超过太阳几十倍。当然这一切,还需要我们的天文学家来探索。
应该太阳核心处大约是五千万摄氏度