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热力学温度的内涵  

2010-04-20 23:08:02|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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作者 李新民 

摘要 热力学实质是用能量密度温度定义温度的,热量是能量多少的一个度量。

关键词 热力学温度  绝对温度  

   热力学温度是国际单位制的7个基本量之一。它的单位"开尔文"是水三相点热力学温度的1/273.16。在1954年第十届国际计量大会上,把热力学温度的单位定为"开氏度",符号为"ºK"。在1967年第十三届国际计量大会上,决定用"开尔文"取代"开氏度",符号改为"K"。同时决定热力学温度单位和温度间隔单位是同一单位,采用同一符号。此外,温度间隔也可用攝氏度表示。在实际温度测量中,过去常用摄氏温度,因此国际计量委员会也允许使用它,并把摄氏度放在具有专门名称的SI导出单位中。摄氏度的符号为"℃"其定义为t=T-T0。式中t为摄氏温度。T表示热力学温度,T0=273.15K。热力学温度过去称为绝对温度。热力学温标的零度称为绝对零度。

一 热力学温度的定义

对于温度T和热量Q根据热力学关系

                T2/T1=Q2/Q1                                                          (1)

上式定义只确定了两个热力学温度的比值。要为热力学温度定标,有必要给参考点一个确定的数值。当参考点选为水的三相点时

                TS=273.16(K)

按(1)式可以定出热力学温度

                T=273.16Q/QS(K)                                                      (2)

其中QS为水的三相点TS时放出和吸收的热量。基于热力学所创建的绝对温度就很自然地不依赖于任何特定物质,而由物理定律和公式来确定它与其它物理量之间的关系。

二 热力学温度的内涵

   将(1)式整理得

                 T1/Q1=T2/Q2=NE                                                         (3)

NE在自然界是普适的常量(见作者《熵的本质》一文),如果将(1)和(2)式中的Q看成是系统内部的能量(吸收和释放的能量)就可以确定NE的值,也更好的理解温度的真实含义。当系统不变时,系统中的热量就是系统中的能量,系统中能量多,能量密度就高温度也就高;热或热量是由系统中的能量的多少决定的,热是系统的外在反映。当系统膨胀对外做功时,系统体积膨胀能量密度降低,熵增大。NE乘以系统体积的增量就是能量的贬值。这可以清楚的表明热或热量是由系统中的能量密度的大小决定的,能量是一个不同于物质的客观存在的又一次体现。热力学定律和熵的本质从以上3式可以得到解释。

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