低温物理学和开尔文

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低温物理学和开尔文之间的区别

低温物理学 vs. 开尔文

低溫物理學 (Cryogenics)，又稱低溫學，是物理學的分支，主要研究物質在低溫狀況下的物理性質的科學，有時也包括低溫下獲得的生成物和它的測量技術。而低溫物理學中的低溫定義為−150 °C（−238 °F，即123K）以下的溫度。 19世紀，英國物理學家法拉第在一次實驗中偶然液化了氯氣，由此，他認為一切氣體在低溫高壓的情況下都可以被液化。到了19世紀40年代，法拉第本人已經成功液化了當時大多數已知的氣體，只有氧氣、氮氣、氫氣、一氧化碳、二氧化氮、甲烷六種氣體無法液化，而且創出當時的最低溫度（ -110 °C, 163K）。隨後，低溫設備不斷被完善，逐級降溫和定壓氣體膨脹方法開始廣泛應用。1898年英國物理學家杜瓦成功液化了氫氣，標誌著這六種氣體都夠能被液化。1895年，英國化學家從礦石中分離出更難液化的氣體——氦氣。直至1908年，才成功被荷蘭萊頓大學的物理學家海克·卡末林·昂內斯將其液化，同時令低溫記錄創下新低（ -269 °C, 4K）。之後，昂內斯獲得1913年的諾貝爾物理學獎。 1911年，昂內斯意外發現以（ -268.8 °C, 4.2K）的液氦冷卻汞時，電阻突然驟降到接近零歐姆（0Ω），此現象即為超導現象。隨後，他又發現在低溫下鉛、錫也和汞一樣具有相似的超導特性。超導效應的發展前景可觀，如果能使超導材料在室溫下應用，將能大大提高輸電的效能，延長材料使用的壽命，降低熱損耗。近年，物理學家正不斷尋找超導轉變溫度（Tc）更高的超導材料。目前，高溫超導體已經成為凝聚態物理學中最熱門的研究領域。. 开尔文（Kelvin）是温度的计量单位。它是國際單位制（SI）的七个基本單位之一，符號为K。以开尔文计量的温度标准称为热力学温标，其零点为绝对零度。在热力学的经典表述中，绝对零度下所有热运动停止。1开尔文定义为水的三相点與绝对零度相差的。水的三相点是0.01°C，因此温度变化1攝氏度，相当于变化了1开尔文。 开氏温标得名自英國工程师和物理学家威廉·汤姆森，第一代开尔文男爵（1824–1907）。.

热力学温标

热力学温标，又称开尔文温标、绝对温标，简称开氏溫標，凱氏溫標，是一种标定、量化温度的方法。它对应的物理量是热力学温度，或称开氏度，符号为K，为国际单位制中的基本物理量之一；对应的单位是开尔文，符号为K。热力学温标是由威廉·汤姆森，第一代开尔文男爵于1848年利用热力学第二定律的推论卡诺定理引入的。它是一个纯理论上的温标，因为它与测温物质的属性无关。 热力学温度又被称为绝对温度，是热力学和统计物理中的重要参数之一。一般所说的绝对零度指的便是0 K，对应-273.15°C。.

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温度

温度是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位。溫度理論上的高極點是「普朗克溫度」，而理論上的低極點則是「絕對零度」。「普朗克溫度」和「絕對零度」都是無法通过有限步骤達到的。目前国际上用得较多的温标有摄氏温标（°C）、华氏温标（°F） 、热力学温标（K）和国际实用温标。 温度是物体内分子间平均动能的一种表现形式。值得注意的是，少數幾個分子甚至是一個分子構成的系統，由於缺乏統計的數量要求，是沒有溫度的意義的。 溫度出現在各種自然科學的領域中，包括物理、地質學、化學、大氣科學及生物學等。像在物理中，二物體的熱平衡是由其溫度而決定，溫度也會造成固體的熱漲冷縮，溫度也是熱力學的重要參數之一。在地質學中，岩漿冷卻後形成的火成岩是岩石的三種來源之一，在化學中，溫度會影響反應速率及化學平衡。大气层中气体的温度是气温（Atmospheric temperature），是氣象學常用名词。它直接受日射所影響：日射越多，氣温越高。 溫度也會影響生物體內許多的反應，恒温动物會調節自身體溫，若體溫升高即為發熱，是一種醫學症狀。生物體也會感覺溫度的冷熱，但感受到的溫度受風寒效應影響，因此也會和周圍風速有關。.

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