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熱力學(xué)溫標(biāo)的定義要用到熱力學(xué)第二定律,我們先直接引用,在之后的篇幅里面再進(jìn)行嚴(yán)格的證明。熱力學(xué)溫標(biāo)給出一個(gè)絕對(duì)零度,這個(gè)最低的溫度只能無(wú)限接近,不能達(dá)到(即熱力學(xué)第三定律)。
在國(guó)際溫標(biāo)中,熱力學(xué)溫度T的單位是開爾文(Kelvin),簡(jiǎn)稱kai ,符號(hào)為K,定義為水的三相點(diǎn)的熱力學(xué)溫度的1/2716。這樣水的冰點(diǎn)是2715K,由此來(lái)定義攝氏度:
t/℃=T/K-2715
攝氏溫度的單位是攝氏度,與開爾文相等,它的符號(hào)為℃。
我們?cè)谇拔奈飸B(tài)方程中使用的溫度都是熱力學(xué)溫度。
理想氣體溫標(biāo)示意圖
熱力學(xué)溫標(biāo)定義的溫度僅僅是理論上,實(shí)驗(yàn)上難以實(shí)現(xiàn)。等容氣體溫度計(jì)測(cè)量溫度的原理是利用理想氣體的物態(tài)方程
pV=nRT,T=pV/nR
氣體充氣在氣泡中,氣泡的體積為V0,保持不變,氣泡與待測(cè)溫度的物體保持很好的熱接觸,充氣量n是已知的,只要測(cè)定氣體壓強(qiáng)p,就尅知道溫度T,但是此時(shí)得到的溫度還不是我們所要求的,因用的是理想氣體的物態(tài)方程,所以?shī)W使p→0。在實(shí)驗(yàn)上可以逐步減小充氣量n,測(cè)定逐步降低的壓強(qiáng)p,從p1,p2,p3,……可以得到T1,T2,T3,……,在p—T圖上畫出一條直線延長(zhǎng)至p→0,在溫度軸上的焦點(diǎn)就是待測(cè)溫度“T”。
攝氏溫標(biāo)建立在熱力學(xué)溫標(biāo)之前,以是的冰點(diǎn)為0℃,誰(shuí)的沸點(diǎn)為100℃,中間等分。攝氏溫度的符號(hào)為t,單位為℃。在1966年,國(guó)際計(jì)量大會(huì)對(duì)攝氏溫標(biāo)重新定義,從熱力學(xué)溫標(biāo)導(dǎo)出
t/℃=T/K —2715
通過(guò)這種方法,我們就讓攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)一致了。從國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)上講,只用以上兩個(gè)溫標(biāo),但是有一些國(guó)家還在用另外一種溫標(biāo)——華氏溫標(biāo),它的單位是華氏度,符號(hào)為℉,與攝氏溫度的關(guān)系為
tF/℉=9/5 t/℃ + 32
由于用等容氣體溫度計(jì)直接實(shí)現(xiàn)熱力學(xué)溫度在技術(shù)上有很大的難度,只有少數(shù)幾個(gè)國(guó)家能做到,為了各國(guó)有一個(gè)都可以接受的一致的測(cè)溫標(biāo)準(zhǔn),從1927年開始國(guó)際計(jì)量大會(huì)就制定了國(guó)際溫標(biāo),并經(jīng)幾次修改,現(xiàn)在使用的是1990國(guó)際溫標(biāo)。
溫度符號(hào)(溫度)
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