物理学的足迹：1848年汤姆孙提出绝对温标.doc

物理学的足迹：1848年汤姆孙提出绝对温标在华伦海特和摄尔修斯等人相继提出华氏温标和摄氏温标之后，温度逐渐成为物理学研究中常用的一个参数，但是如何准确地度量温度却成为实验物理学家的一大头疼的问题。这是因为不同温标制定时的参考点和分度值都不一样，而采用不同形式的温度计则各有利弊，导致面对同一个客观温度而言，会有一系列不同的数字来表示它的温度值，这在科学研究上是极其不方便的。更糟糕的是，实验上采用的温度计实际上依赖于测温物质的属性，如水银、酒精和石油等液体温度计是根据液体体积和温度关系，气体温度计是根据气压和温度的关系，而金属温度计是根据电阻和温度的关系，电偶温度计是根据电势差和温度的关系等，没有一种温度计是完全不依赖于测温物质本身属性的。为了解决这一混论的局面，1848年，英国物理学家威廉?汤姆孙根据热力学第二定律提出了绝对温度和绝对温标的概念。汤姆孙把卡诺循环中的热量作为测定温度的工具，即热量是温度的唯一量度，从而建立了不依赖于任何测温物质的温标热力学温标（又称绝对温标）。在热力学温标中，定义水的三相（气、液、固）点为273.16 K，对应摄氏温标下一个大气压下水固液线为273.15 K（注意和前者有0.01度的区别），也即0°C，这样绝对零度0 K就是-273.15°C。热力学温标的建立，很好地描述了温度这个物理参数，1892年汤姆孙因为热力学的重要科学贡献而被授予开尔文勋爵称号，热力学温标的单位也取名为“开尔文”，简称“开”，符号为K。1 954年，国际计量大会确定了这一温标为标准温标。K成为国际单位制（SI）中7个基本单位之一。在热力学温标中，0 K就是绝对零度，代表宇宙中最低的温度极限。绝对零度是一个只能无限逼近的极限值，人类在实验室中采用各种制冷技术不断创造了极低温的记录。目前能够达到的最低温度是十亿分之一K左右，可以说已经非常接近零。在逼近低温过程中，会有一系列新奇的量子现象，如超导、超流和玻色-爱因斯坦凝聚等，展现出自然的神奇魅力。我们的宇宙也并不是那么冷，最新的观测实验说明当今宇宙具有3 K温度的微波背景辐射，是150亿年前发生的“大爆炸”残留的余温，这种背景辐射分布是不均匀的，代表宇宙中物质的分布情况。即使在空旷的宇宙空间这么冷的地方，有一种叫做水熊虫的小生物还是能够生存几个小时，堪称生命的奇迹！