大學(xué)物理熱學(xué)13-溫度課件

1.熱平衡的概念將兩個分別處于平衡態(tài)的系統(tǒng)A和B若用一“絕熱板”（如圖(a)）隔開,則A，B兩系統(tǒng)的狀態(tài)可獨立地變化而互不影響。A和B用一“導(dǎo)熱板”（如圖(b)）隔開：1）若兩系統(tǒng)的狀態(tài)不發(fā)生變化，則A，B原來處于熱平衡狀態(tài)；2）若兩系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生變化，則A，B原來不處于熱平衡狀態(tài)。絕熱板ABAB導(dǎo)熱板(a)(b)2

在不受外界影響的情況下如果兩個系統(tǒng)分別與處于確定狀態(tài)的第三個系統(tǒng)達到熱平衡，則這兩個系統(tǒng)彼此也將處于熱平衡。2.熱力學(xué)第零定律23.溫度

互為熱平衡的幾個熱力學(xué)系統(tǒng)，必然具有某種共同的宏觀性質(zhì)，我們將這種決定系統(tǒng)熱平衡的宏觀性質(zhì)定義為——溫度2

熱力學(xué)第零定律的物理意義熱力學(xué)第零定律告訴我們，互為熱平衡的物體之間必存在一個相同的特征——它們的溫度是相同的。第零定律不僅給出了溫度的概念，而且指出了判別溫度是否相同的方法。在判別兩個物體溫度是否相同時，不一定要兩物體直接接觸，而可借助一“標準”的物體分別與這兩個物體熱接融就行了。這個“標準”的物體就是溫度計。24溫標（temperaturescale）（一）

溫標的建立、經(jīng)驗溫標溫標

要定量地確定溫度的數(shù)值，還必須給出溫度的數(shù)值表示法——溫標經(jīng)驗溫標

例如，在固定壓強下液體（或氣體）的體積，在固定體積下氣體的壓強，以及金屬絲電阻或低溫下半導(dǎo)體的電阻等都隨溫度單調(diào)地、較顯著地變化。

任何物質(zhì)的任何屬性，只要它隨冷熱程度發(fā)生單調(diào)的、較顯著的改變，就可用來計量溫度。

這類溫標稱為經(jīng)驗溫標。2經(jīng)驗溫標包含三個要素：（1）選擇某種測溫物質(zhì)，確定它的測溫屬性（例如水銀的體積隨溫度變化）；（2）選定固定點對于水銀溫度計，若選用攝氏溫標，則以冰的正常熔點定為0℃，水的正常沸點定為100℃）；（3）進行分度，即對測溫屬性隨溫度的變化關(guān)系作出規(guī)定（攝氏溫標規(guī)定0℃到100℃間等分為100小格，每一小格為1℃）。

選擇不同測量物質(zhì)或不同測溫屬性所確定的經(jīng)驗溫標并不嚴格一致。

2理想氣體溫標

以氣體為測溫物質(zhì)，利用氣體狀態(tài)方程中體積不變時壓強與溫度成正比關(guān)系所確定的溫標稱為氣體溫標。

理想氣體溫標是根據(jù)氣體在極低壓強下所遵從的普遍規(guī)律來確定的，是利用氣體溫度來定標的。

氣體溫度計分為定體及定壓氣體溫度計兩種。定體氣體溫度計（Constantvolumegasthermometer）2定體氣體溫度計體積保持不變21)

選擇氣體作為測溫物質(zhì)，以氣體的壓強隨溫度的變化作為測溫屬性（保持體積不變）2)規(guī)定T(p)與p成正比a是比例系數(shù)3)選三相點作為定點，規(guī)定三相點溫度為

273.16K是氣體在三相點時的壓強則定體氣體溫度計2

水的三相點狀態(tài)三相點狀態(tài)是純凈的氣體，液體，固體三者能夠同時平衡共存的狀態(tài)。水：三相點溫度為0.010C.

壓強是4.58mmHg,對于確定的純物質(zhì),其三相點狀態(tài)是確定的.2

理想氣體是只有在ptr→0，即當溫泡內(nèi)氣體質(zhì)量趨于零時的氣體，故還應(yīng)在（1.3）式中加上極限條件實際上在ptr→0時，由于溫泡內(nèi)氣體質(zhì)量已趨于零，溫泡在被測溫度所顯示的壓強p也趨于零，似乎失去了測溫手段的價值。（體積不變）2T=273.16K

水的三相點恒溫器被測溫的恒溫器

2

測出不同質(zhì)量氣體分別在水的三相點及待測溫度（例如水的正常沸點）時的壓強ptr和p.由

定出所對應(yīng)的T（p）,然后作出T(p)-ptr圖形，將曲線延拓到ptr→0時的數(shù)值就是所測出的溫度。如圖所示。

氣體溫度計定標實驗可以如下進行：在同一溫泡中先后充入不同質(zhì)量的同一氣體2由上圖可以看到，在ptr不趨于零時，充有不同種類的氣體的氣體溫度計的T（p）不同，說明它們還不是理想氣體，只有在ptr→0時四條曲線才會聚一點。這時的數(shù)值373.15K才是由氣體溫度計所定出的理想氣體溫標.2（二)攝氏溫標、華氏溫標

在攝氏溫標建立之前，1714年德國物理學(xué)家華倫海脫（Fahrenhit）利用水銀體積隨溫度變化的屬性，建立了華氏溫標（“tF”表示），這是世界上第一個經(jīng)驗溫標。華氏溫標把氯化氨、冰、水混合物的熔點定為0℉，冰正常熔點定為32℉，并作均勻分度，由此定出水的正常沸點為212℉。攝氏溫標與華氏溫標t間的換算關(guān)系為2(三）熱力學(xué)溫標

（Thermodynamicstemperaturescale）

從溫標三要素知，選擇不同測溫物質(zhì)或不同測溫屬性所確定的溫標不會嚴格一致。

應(yīng)引入一種不依賴測溫物質(zhì)、測溫屬性的溫標。

它已不是經(jīng)驗溫標，因而稱為絕對溫標或稱熱力學(xué)溫標。

國際上規(guī)定熱力學(xué)溫標為基本溫標，一切溫度測量最終都以熱力學(xué)溫標為準。

2（四）國際實用溫標（InternationalPracticalTemperatureSc