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文档简介

1、热力学温度绝对温度一般指热力学温度热力学温度,又称开尔文温标、绝对温标,简称开氏温标,是国际单位制七个基本物理 量之一,单位为开尔文,简称 开,(符号为K),其描述的是客观世界真实的温度,同时也 是制定国际协议温标的基础,是一种标定、量化温度的方法。一般所说的绝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。对零度指的便是0K,对应零下摄氏度。中文名 热力学温度 外文名thermodynamic temperature开尔文 提出者 威廉汤姆逊 绝对零度 理论最低温度目录1介绍2热力学温度与摄氏度换算3本质4由来5测定方法6负热力学温度介绍热力学温标是由威廉 汤姆森,第一代开尔

2、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。符号T,单位K (开尔文,简称开)。国际单位制(SD的7个基本量之一,热力学温标的标度,符号为T。根据热力学原理得出,测量热力学温度,采用国际实用温标。热力学温度旧称 绝对温度(absolute temperature )。单位是 开尔文”英文是“Kelvin简称 开”国际代号“K但不加来表示温度。开尔文是为了纪念英国物理学家 Lord Kelvin而命名的。以绝对零度(0K)为最1/。低温度,规定水的三相点的温度为,开定义为水三相点热力学温度的摄氏度为表示摄氏温度时代替开的一个专

3、门名称。而水的三相点温度为摄氏度。因此热力学温度T与人们惯用的摄氏温度 t的关系是:T ( K) =+t( C )。规定热力学温度的单位开(K)与摄氏温度的单位摄氏度(C )的平均值完全相同。所以 T K = TC。在表示温度差和温度间隔时,用K和用C的值相同。热力学温度与摄氏度换算表达式为:T=t+273T是热力学温标t是摄氏温标它的由来是这样的:定质量的气体 在体积不变的情况下 温度每升高(或降低)1C增加(或减少)的压强值等于它在 0C时压强的1/273用公式表示为p=p 0(1+t/273)其中p0是0 C时气体的压强后来开尔文引入了 绝对零度”的概念 即温度到达0K即-273C气体便

4、停止了一切的运后来它被推广到了 T=t+273本质经典热力学中的温度没有极限高温度的概念,只有理论最低温度 绝对零度”热力学第三定律指出,绝对零度”是无法通过有限次步骤达到的。在 统计热力学 中,温度被赋予了新的物理概念一一描述体系内能随体系混乱度(即熵)变化率的强度性质热力学量。由此开创了热力学负温度区”的全新理论领域。通常我们生存的环境和研究的体系都是拥有无限量子态的体系,在这类体系中,内能总是随混乱度的增加而增加,因而是不存在 负热力学温度 的。而少数拥有有限量子态的体系,如激光发生晶体,当持续提高体系内能, 直到体系混乱度已经不随内能变化而变化的时候,就达到了无穷大温度,此时再进一步提

5、高体系内能,即达到所谓 粒子布居反转”的状态下,内能是随混乱度的减少而增加的,因而此时的热力学温度为负值!但是这里的负温度和正温度之间不存在经典的代数关系,负温度反而是比正温度更高的一个温度!经过量子统计力学 扩充的温标概念为: 无限量子态体系:正绝对零度 正温度正无穷大温度,有限量子态体系:正绝对零度 正温度 正无穷大温度=负无穷大温度 负温度负绝对零度。正、负绝对零度分别是有限量子态体系热力学温度的下限和上限,均不可通过有限次步骤达到。由来开尔文是因英国科学家开尔文姓氏而得名的热力学温度单位。1848 年,英国科学家威廉汤姆逊首先提出 热力学温度”理论,并很快得到国际上的承认。1854 年

6、,威廉汤姆逊提1出,只要选定一个固定点,就能确定热力学温度的单位。早在1787年法国物理学家 查理()就发现,在压力一定时,温度每升高气体的体积的增加值 (膨胀率)是一个定值,体积膨胀 量与温度呈 线性关系。起初的实验得出该定值为气体在 0 C时的体积的1/269,后来经许多人历经几十年的实验修正,其中特别是1802年法国人盖 吕萨克()的工作,最后确定该值1/。将上述气体体积与温度的关系用公式来表示,形式如下:V=V0 (1+t/ ) =V0( t+)/式中V是摄氏温度为t/C时的气体体积。若定义 t+三(于是0C +=T0),上述关系就可以用形式更简单的公式来表达:V/T=V0/T0,进一

7、步看,V1/T1=V0/T0, V2/T2=V0/T0,自然有V与用T为温标V1/T1=V2/T2,即在任何温度下一定量的气体,在压力一定时,气体的体积表示的温度成正比。 这叫做查理-盖吕萨克定律。事实上这种关系只适用于 理想气体。为此,人们起先把T称为理想气体温度(温标),又叫 绝对温度(温标)。在热力学形成后,发现该温标有更深刻的物理意义,特别是克劳修斯(Claosius)和开尔文(Kelvin)论证了绝对零度不可达到,便改称热力学温度(温标),并用 Kelvin第一个字母K为其单位。物体的温度是构成物体的大量 微粒运动(热运动)的激烈程度的宏观体现。测定方法当前,主要的热力学温度测定方法

8、有:定压气体温度计法、气体声学温度计法、辐射温度计法(包括光谱福射温度计和全福射温度计)、介电常数温度计法、噪声温度计法等,不同原理的热力学温度测定方法受自身条件的限制,适用于不同的温度区间, 与气体折射率基准温度计测温区间相重合的主要是声学温度计。【2负热力学温度从热力学基本关系式(e)S/(e)U)v=1/T和Boltzmann分布式N2/N仁exp(- s /kT说明了热力学温度不仅可以有正值还可以存在负值.以核自旋平衡体系为实例指出了负温度存在的必要条件:必须是一个能量(或能级)有上限的热平衡体系,与环境绝热隔离,且还需借助于一定的外绝对温度即热力学温度,单位是 开尔文”,英文是“Ke

9、lvin简称 开”,国际代号“K但不加“来表示温度。开尔文是为了纪念英国物理学家Lord Kelvin而命名的。,开定义为水三相点热力学以绝对零度(0K)为最低温度,规定水的三相点的温度为温度的1/。摄氏度为表示摄氏温度时代替开的一个专门名称。而水的三相点温度为摄氏度。因此热力学温度T与人们惯用的摄氏温度 t的关系是:T ( K) =+t( C )。规定热力学温度的单位开(K)如海水的与摄氏温度的单位摄氏度(C )的平均值完全相同。所以 T K = TC。相对温度没有严格的定义, 一般把同其他事物温度的比较温度称为相对温度,比热容大于陆地,所以冬季气温海水高于陆地;夏季气温低于陆地。相对温度:

10、因为现实生活中做不到绝对温度,所以一般的温度都称为相对温度。而现实生活中的温度都为湿空气温度。绝对温度:其描述的是客观世界真实的温度,同时也是制定国际协议温标的基础,是一种标定、量化温度的方法。T称为理想气体温度(温标),又叫绝对温度(温标)。在热力学形成后,发现该温标有更深刻的物理意义,特别是克劳修斯(Claosius)和开尔文(Kelvin)论证了绝对零度不可达到,便改称热力学温度(温标),并用Kelvin第一个字母K为其单位。物体的温度是构成物体的大量微粒运动(热运动)的激烈程度的宏观体现。表达式为:T=t+273T是热力学温标t是摄氏温标它的由来是这样的:定质量的气体 在体积不变的情况下 温度每升高(或降低)C增加(或减少)的压强值等于它在0C时压强的1/273用公式表示为p=p 0(1+t/273)其中p0是0C时气体的压强后来开尔文引入了 绝对零度”的概念即温度到达0K即-273C气体便停止了一切的运动后来它被推广到了 T=t+273绝对湿度换句话说就是一个所谓绝对湿度, 就是在某一个温度和压强下空气中所能容纳的最大水量,大气压, 25 摄氏度的时候,空气中最多只能容纳 a 克的水,那么 a 就是这个状态

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