热力学温标

✍ dations ◷ 2025-04-26 12:16:38 #热力学温标
热力学温标,又称开尔文温标、绝对温标,简称开氏温标,凯氏温标,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0K,对应-273.15°C。热力学温标可以通过下列过程引入:假设一个卡诺热机在高温热源(温度 Θ 1 {displaystyle Theta _{1}} )和低温热源(温度 Θ 2 {displaystyle Theta _{2}} )之间工作,并且在高温热源吸收热量 Q 1 {displaystyle Q_{1}} ,向低温热源放出热量 Q 2 {displaystyle Q_{2}} ,其间向外界作功 W {displaystyle W} 。那么,可逆热机的效率 η {displaystyle eta } 可以表示为:卡诺定理指出,可逆循环的效率只与高温热源和低温热源的温度有关,而与工作物质(工质)或工作路径等其它因素无关。也就是说, η 12 {displaystyle eta _{12}} 仅仅是温度 Θ 1 {displaystyle Theta _{1}} 和 Θ 2 {displaystyle Theta _{2}} 的函数。为了方便下面的推导,不妨设:另外,对于任意三个温度 Θ 1 {displaystyle Theta _{1}} 、 Θ 2 {displaystyle Theta _{2}} 、 Θ 3 {displaystyle Theta _{3}} 的热源,考虑 1 → 3 → 2 {displaystyle 1rightarrow 3rightarrow 2} 和 1 → 2 {displaystyle 1rightarrow 2} 两个可逆过程。不妨设两个过程中,热机都从1号热源吸收了相同的热量 Q 1 {displaystyle Q_{1}} 。另外,把两个过程中,热机最终释放给2号热源的热量分别记为 Q 2 {displaystyle Q_{2}} 和 Q 2 ′ {displaystyle Q'_{2}} ,把 1 → 3 {displaystyle 1rightarrow 3} 过程中,热机释放给3号热源的热量记为 Q 3 i n {displaystyle Q_{3in}} ,把 3 → 2 {displaystyle 3rightarrow 2} 过程中,热机吸收自3号热源的热量记为 Q 3 o u t {displaystyle Q_{3out}} 。为了保证两个过程的可逆性,否则都将意味着热机运作过程中,有热量散失或有新的能量进入系统,这都违反了卡诺定理。由此,容易证明:(其中 ψ ( Θ ) {displaystyle psi (Theta )} 为形式可选择的普适函数)可以观察到, ψ ( Θ ) = Θ {displaystyle psi (Theta )=Theta } 是可取的一种形式。即, f ( Θ 1 , Θ 2 ) = Θ 2 Θ 1 {displaystyle f(Theta _{1},Theta _{2})={frac {Theta _{2}}{Theta _{1}}}} 。由于定义式只给出了两个温度的比值,仍需要一个标准点。1954年国际计量大会决定,取水的三相点(273.15K)作为标准点,作为热力学温标的定义。通过推导过程,可以注意到:由于卡诺定理中,热量交换做功是与测温物质无关,所以通过上述方法取定的温标 Θ {displaystyle Theta } (热力学温标)也与测温物质无关。

相关

  • 遗传学家遗传学家是指研究遗传学的科学家。遗传学家通过进行多种相关的科学实验和数据分析,试图对遗传现象和物种差异进行科学解释。遗传学家可以以教师或研究者为职业。大多数遗传学
  • 缩写缩写(英语:Abbreviation(Abbrev),来自拉丁语 brevis,意为“短”),在语言学里是一种词语或短语的简易形式,又称省略、缩略语、缩写词。缩写大部分时候等同于简称,但它们之间有细微的差
  • 暂时失去知觉假死可以指动物的:
  • 倾销倾销是一种反竞争的商业行为。倾销的意义有二:传统上,倾销是掠夺性订价(predatory pricing)的一种,即以蚀本价卖出货品以打击竞争对手、将对手驱离市场,并以最终提升价格作补偿为
  • 临床化学临床化学(英语:Clinical chemistry,亦被称为化学病理学、临床生物化学或医学生物化学)是临床病理学的领域之一,主要注重体液的分析。使用简单化学方法检测血液和尿液的学科是在19
  • 格陵兰面积以下资讯是以2019估计国家领袖国内生产总值(购买力平价) 以下资讯是以2011年估计国内生产总值(国际汇率) 以下资讯是以2011年估计人类发展指数立国历史格陵兰(格陵兰语:Kalaal
  • EDTA乙二胺四乙酸(英语:Ethylenediaminetetraacetic acid),常缩写为EDTA,是一种有机化合物。它是一个六齿配体,可以螯著多种金属离子。它的4个酸和2个胺的部分都可作为配体的齿,与锰(II)
  • 胰脏癌胰腺癌(英语:pancreatic cancer)是指胰腺细胞发生癌变而产生的肿瘤,这些肿瘤细胞具有侵犯其他组织的能力。胰腺的癌症可分为许多类型,最常见的是胰腺腺癌(pancreatic adenocarcino
  • 全血全血为标准捐血流程后所取得的人类血液,通常用于治疗大量出血、换血疗法(英语:exchange transfusion)与自体输血上。一单位的全血可提升受血者之血红蛋白浓度约10 g/L。在输全血
  • 威廉·伦琴威廉·康拉德·伦琴(德语:Wilhelm Conrad Röntgen,1845年3月27日-1923年2月10日),德国物理学家。1895年11月8日,时为德国维尔茨堡大学校长的他在进行阴极射线的实验时,观察到放在射