【Беседы о физике】Молекулы газа находятся в непрерывном тепловом движении

Броуновское движение. Разве Вселенную нельзя считать состоящей из молекул? Разве она не состоит из частиц, таких как атомы, фотоны, нейтроны, а также из темной материи и темной энергии?

Молекулы состоят из атомов. Атомы состоят из ядра и электронов, находящихся вокруг него. Ядро состоит из протонов и нейтронов

Этого недостаточно строго. Ядро атома может содержать только протоны (H11 — водород)

　Абсолютный ноль — это самая низкая температура в термодинамике, но это лишь теоретический предел. Единицей термодинамической температуры является кельвин (K). Абсолютный ноль — это точка нуля, определяемая по шкале температур в кельвинах (сокращенно — шкала Кельвина, обозначается как K). 0 Кельвина примерно равно минус 273,15 градусам по Цельсию, то есть 0 градусам по Кельвину. При этой температуре у молекул вещества нет кинетической энергии, но потенциальная энергия не равна нулю; следовательно, внутренняя энергия вещества также не равна нулю. Температура вещества зависит от кинетической энергии его внутренних частиц, таких как атомы и молекулы. Согласно распределению Максвелла — Больцмана, чем больше кинетическая энергия частиц, тем выше температура вещества. Теоретически, когда кинетическая энергия частицы снижается до минимального значения, предусмотренного квантовой механикой, вещество достигает абсолютного нуля и более не может понижаться. Однако абсолютный ноль — это наименьшая температура, достижение которой невозможно; в природе температуру можно только бесконечно приближать к ней. Если это произойдет, тогда все вещи достигнут наименьшей формы движения. Потому что в любом пространстве неизбежно существуют энергия и тепло, которые постоянно преобразуются друг в друга и не исчезают. Следовательно, абсолютный ноль не существует, если только в этом пространстве с самого начала не было никакой энергии и тепла. При абсолютном нуле атомы и молекулы обладают минимальной энергией, допускаемой квантовой теорией. 　　Абсолютный ноль определяется методом экстраполяции на основе законов, которым подчиняются идеальные газы (а именно уравнения состояния идеального газа: pV = mRT/M = mrT, где R = M/V). При таком подходе, когда температура падает до -273,15°C, объем газа сокращается до нуля. Если рассматривать ситуацию с точки зрения теории молекулярного движения, то средняя кинетическая энергия трансляции молекул идеального газа определяется температурой T. Следовательно, абсолютный ноль можно также рассматривать как «температуру, при которой молекулы идеального газа прекращают свое движение». Оба вышеуказанных утверждения являются лишь идеальными рассуждениями. На самом деле все реальные газы при температуре, близкой к -273,15°C, проявляют явные квантовые свойства; к этому моменту газ уже превратился в жидкость или твердое тело. В общем, движение молекул газа больше не подчиняется статистическим законам термодинамики классической физики. Благодаря многочисленным экспериментам, а также теоретическим вычислениям с учетом коррекций, введенных квантовой механикой, было установлено, что при близости к абсолютному нулю кинетическая энергия молекул стремится к определенному значению. Это значение называется энергией нулевого уровня. Это означает, что при абсолютном нуле энергия молекул не равна нулю, а имеет очень малое значение. Причина в том, что все частицы находятся в самом низком возможном состоянии энергии, то есть все они находятся в основном состоянии.

......У Дунианга есть ответы.......

Я узнал, что молекулы газа находятся в непрерывном тепловом движении, причем энергия этого движения поступает от источника тепла. Температура в природе может только бесконечно приближаться к абсолютному нулю. Абсолютный нуль не существует; даже при абсолютном нуле энергия молекул не равна нулю, а имеет очень малое значение.

Согласно принципу черной дыры, даже при абсолютном нуле молекулы не будут двигаться; значит, черные дыры могут существовать только для фотонов?