互动科普

关于温度的单位，从古至今有着各种各样的设定，其中最具代表性的单位就是摄氏温度（℃）了。

我们使用的温度计，上面的刻度单位是摄氏度。温度计内的液体是酒精或水银，它们的体积会随着温度的上升而膨胀，其液面所指向的刻度就是测定的温度读数。

在摄氏温度体系中，1个标准大气压下，水开始凝固成冰的温度（凝固点）被设定为0℃，水烧开变成水蒸气的温度（沸点）被定为100℃。这两点之间的温差分为100等份，每一份就是1℃。

但是在自然界中存在着很多远远高于100℃的温度，同时也存在着许多比0℃低不少的温度。那么，温度究竟有没有上下限呢？

对这个问题，英国物理学家开尔文爵士（1824～1907）给出了答案。他提倡温度有下限的学说，还制定了以自然界温度下限为基准的普适温度单位“绝对温度”。1954年，在国际度量衡总会（决定世界通用单位体系的国际会议）上，人们以绝对温度为基础，制定了新的国际温度单位（开尔文，K）。

最低温度的值，是由1781年法国物理学家查理（1746～1823）的实验所推导得出的一个理论值。他发现，在压力一定的情况下，气体的体积会随着温度的升高以一个固定的比例增大（查理定律）。

温度每上升1℃，气体体积就会增加“0℃时其体积的1/273.15”。也就是说，当温度下降到零下273.15℃时，气体体积为0。可以达成这种极限状态的-273.15℃被认定为自然界的最低温度，称为“绝对零度”。

在绝对零度的世界里究竟会出现怎样的状况呢？温度，原本是表现“构成物质的粒子（分子或原子）运动的激烈程度（动能的大小）”的概念。随着温度上升，粒子的动能增大，也就越发活跃了。因此，物质的体积也就会增加。

反之，在绝对零度的世界里，粒子的动能为0，它们将处于静止状态。顺便提一下，目前利用人工手段实现的低温已成功达到数百亿分之一开，已非常接近绝对零度了。

对于以绝对零度为基础设定的单位开（K），我们认为设定1开的变化幅度与之前使用的摄氏温度1℃的变化幅度相同。绝对温度（K）等于摄氏温度（℃）再加上273.15。由于最低温度-273.15℃为0K，因此在绝对温度体系里，是不存在负值的。

在我们的日常生活中，一般都是用摄氏温度。但在物理学和化学的研究领域中，没有负值的绝对温度体系使用起来十分方便，更有利于进行运算。

.摄氏温度和绝对温度

摄氏温度的基准点为水的凝固点（0℃）和沸点（100℃），而绝对温度的基准为绝对零度（0K）（见上图红色刻度）。绝对温度1度的变化幅度被设定为与1℃的变化幅度相同。绝对温度（K)=摄氏温度（℃）+273.15。

（本文发表于《科学世界》2013年第4期）