热力学温标的定义要用热力学第二定律 。我们先直接引用 , 然后在后面几页严格证明 。热力学温标给出了一个绝对零度 , 这个最低温度只能无限接近 , 而不能达到(即热力学第三定律) 。
在国际温标中 , 热力学温度T的单位是开尔文(kai) , 符号为K , 定义为水三相点热力学温度的1/273.16 。这种水的冰点是273.15K , 因此定义了摄氏度:
t/℃=T/K-273.15
温度的单位是摄氏度 , 等于开尔文 , 符号是℃ 。
我们在前面的状态方程中使用的所有温度都是热力学温度 。
理想气体温标示意图
热力学标度定义的温度只是理论上的 , 很难在实验上实现 。等容气体温度计测量温度的原理是利用理想气体的状态方程 。
pV=nRT , T=pV/nR
【温度 温度符号】气体充入体积为V0的气泡中 , 气泡与被测物体保持良好的热接触 。充气量N已知 , 只要测出气体压力P , 温度T就知道了 , 但此时得到的温度不是我们所要求的 。因为用了理想气体的物态方程 , 所以使得p→0 。在实验中 , 我们可以逐渐减小充气量N , 并测量逐渐减小的压力p 。从p1、p2、p3、... , 我们可以得到T1 , T2 , T3 , ... , 在P-T图上画一条直线 , 延伸到p→0 。温度轴上的焦点是要测量的温度“T” 。
摄氏温标建立在热力学温标之前 , 冰点为0℃ , 沸点为100℃ , 中间平分 。温度的符号是T , 单位是℃ 。1966年 , 国际计量大会重新定义了摄氏温标 , 并从热力学温标衍生而来 。
t/℃=T/K —273.15
这样 , 我们使摄氏温标与热力学温标一致 。在国际标准上 , 只使用上述两种温标 , 但有些国家仍使用另一种温标——华氏温标 , 其单位为华氏 , 符号为℉,与摄氏的关系为
tF/℉=9/5 t/℃ + 32
因为用等容气体温度计直接实现热力学温度在技术上是非常困难的 , 只有少数几个国家能做到 。为了有一个各国都能接受的、一致的温度测量标准 , 国际计量大会从1927年开始制定国际温标 , 几经修改 , 现在使用的是1990年的国际温标 。
温度符号(温度)
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