物态、物性与温度的关系

　　在夏天奔泻呼啸的黄河到冬天可以走汽车；人们天天呼吸的空气到零下196度都会变成液体，如果进一步降温到零下217度，则空气也冻成了坚硬的固体。总之，随着温度降低，人们生存必需的氧气，用于电弧焊接保护的氩气，占空气77%的氮气，充霓虹灯的氖气和充灌气球的氢气都相继液化和冻结。氦气是最后被液化的气体，在大气中氦气含量不到百万分之一，原先只在太阳光谱中发现氦的谱线，后来在铀矿和天然气中发现地球上也有，由于它的液化温度低，直到20世纪初才被液化，液氦在大气压下无论如何降温也不冻结成固体，只有在25大气压以上才会凝结成固体。

　　由上面的叙述可见，随着温度降低，室温时的气态物质可以转化成液态、固态。如果升高温度(数百万度)，气态可以转化为等离子态，所有原子和分子游离成带电的电子和正离子，人们称等离子态为物质的第四态。一些金属、合金、金属间化合物和氧化物，当温度低于临界温度时出现超导电性(即零电阻现象)和完全抗磁性(把磁力线完全排除出体外现象)。液氦温度低于零下271度时还出现超流现象，液体的黏滞度几乎为零，杯子内的液氦会沿器壁爬到杯子下面，液体的传热系数比铜还好。上述两种现象可称为超导态和超流态，人们把超导态和超流态称为物质的第五态。

　　那么低温是否有尽头？对此问题英国科学家开尔文在1848年已做了回答，从理想气体的压力、体积与温度的关系式，他推论绝对温标的0度是低温的尽头。所谓绝对0度，即摄氏零下273.15度（记为0 K，绝对温度=摄氏温度+273.1），正如理论上所说它是分子运动完全停止的温度。在自然界，运动是物质存在的形式，运动是物质的固有属性，要物质的热运动完全停止是办不到的，但人们可以不断地接近绝对零度。有报道说，最低的温度记录是3.3´ 10^-8K。

　　随着温度降低金属材料的长度会缩短，导电性和机械强度提高，比热减小，热导率也有大的变化。低温使一些物质内部结构发生变化，在室温下亮晶晶的锡制品在严寒的冬天会变成粉末状灰锡；橡胶和塑料失去了弹性和塑性；碳钢会发脆，历史上曾发生过多起大型轮船在极地附近海域行驶时焊缝开裂而沉没的事故；高纯金属(如铝、铜、银、铂等)在4K温度时的电阻比室温时低几百几千倍，比热也比室温下小几千倍，而热导率在10-40K之间出现相当高的峰值后再下降。