熱力學(xué)溫度單位（熱力學(xué)溫度）

關(guān)于熱力學(xué)溫度單位，熱力學(xué)溫度這個(gè)問(wèn)題很多朋友還不知道，今天小六來(lái)為大家解答以上的問(wèn)題，現(xiàn)在讓我們一起來(lái)看看吧！

1、熱力學(xué)溫度，又叫熱力學(xué)溫標(biāo)，符號(hào)T，單位K(開(kāi)爾文，簡(jiǎn)稱(chēng)開(kāi))。

2、 早在1787年法國(guó)物理學(xué)家查理(J.Charles)就發(fā)現(xiàn)，在壓力一定時(shí)，溫度每升高1℃，一定量氣體的體積的增加值(膨脹率)是一個(gè)定值，體積膨脹率與溫度呈線(xiàn)性關(guān)系。

3、國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)是以國(guó)際上所通過(guò)的一系列純物質(zhì)的固定點(diǎn)，此時(shí)的固定點(diǎn)也就是系統(tǒng)內(nèi)部完全達(dá)到平衡狀態(tài)，在宏觀(guān)上沒(méi)有變化，而滿(mǎn)足平衡狀態(tài)的充要條件是:力學(xué)平衡，熱平衡，相平衡，和化學(xué)平衡(如平衡氫三相點(diǎn)、平衡氫沸點(diǎn)、氧三相點(diǎn)、水三相點(diǎn)、錫凝固點(diǎn)等)。

4、此時(shí)的固定點(diǎn)作為基準(zhǔn)用于標(biāo)定規(guī)定的基準(zhǔn)溫度計(jì)(如鉑電阻溫度計(jì)和鉑-10%銠/鉑熱電偶等)并給出相應(yīng)的內(nèi)插公式用于測(cè)定溫度。

5、工程熱力學(xué)中提到的絕對(duì)溫度，都是絕對(duì)溫度零度以上的正絕對(duì)溫度。

6、但是，在20世紀(jì)50年代以后，在核磁共振和激光效應(yīng)的研究，發(fā)現(xiàn)核自旋系統(tǒng)和激光系統(tǒng)中，粒子只具有基態(tài)和激發(fā)態(tài)兩種能量形態(tài)。

7、在正絕對(duì)溫度條件下，基態(tài)的粒子數(shù)多于激發(fā)態(tài)的粒子數(shù)。

8、但是，在核自旋系統(tǒng)和激光系統(tǒng)中則相反，激發(fā)態(tài)的粒子數(shù)卻超過(guò)了基態(tài)的粒子數(shù)。

9、根據(jù)玻爾茲曼的粒子分布函數(shù)表示式，如果激發(fā)態(tài)粒子（原子或分子）數(shù)大于基態(tài)的粒子數(shù)，則絕對(duì)溫度應(yīng)該為負(fù)值，即能夠出現(xiàn)負(fù)的絕對(duì)溫度。

10、這是由于根據(jù)玻爾茲曼的粒子分布函數(shù)表達(dá)式，當(dāng)絕對(duì)溫度高于無(wú)窮大時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)激發(fā)態(tài)粒子數(shù)超過(guò)基態(tài)的粒子數(shù)，才能出現(xiàn)負(fù)絕對(duì)溫度。

11、也就是說(shuō)，負(fù)絕對(duì)溫度系統(tǒng)的能量大于無(wú)窮大絕對(duì)溫度的能量，導(dǎo)致負(fù)絕對(duì)溫度實(shí)際上高于正絕對(duì)溫度。

12、經(jīng)典熱力學(xué)中的溫度沒(méi)有最高溫度的概念，只有理論最低溫度“絕對(duì)零度”。

13、熱力學(xué)第三定律指出，“絕對(duì)零度”是無(wú)法通過(guò)有限次步驟達(dá)到的。

14、在統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)中，溫度被賦予了新的物理概念——描述體系內(nèi)能隨體系混亂度（即熵）變化率的強(qiáng)度性質(zhì)熱力學(xué)量。

15、由此開(kāi)創(chuàng)了“熱力學(xué)負(fù)溫度區(qū)”的全新理論領(lǐng)域。

16、通常我們生存的環(huán)境和研究的體系都是擁有無(wú)限量子態(tài)的體系，在這類(lèi)體系中，內(nèi)能總是隨混亂度的增加而增加，因而是不存在負(fù)熱力學(xué)溫度的。

17、而少數(shù)擁有有限量子態(tài)的體系，如激光發(fā)生晶體，當(dāng)持續(xù)提高體系內(nèi)能，直到體系混亂度已經(jīng)不隨內(nèi)能變化而變化的時(shí)候，就達(dá)到了無(wú)窮大溫度，此時(shí)再進(jìn)一步提高體系內(nèi)能，即達(dá)到所謂“粒子布居反轉(zhuǎn)”的狀態(tài)下，內(nèi)能是隨混亂度的減少而增加的，因而此時(shí)的熱力學(xué)溫度為負(fù)值！但是這里的負(fù)溫度和正溫度之間不存在經(jīng)典的代數(shù)關(guān)系，負(fù)溫度反而是比正溫度更高的一個(gè)溫度！經(jīng)過(guò)量子統(tǒng)計(jì)力學(xué)擴(kuò)充的溫標(biāo)概念為：無(wú)限量子態(tài)體系：正絕對(duì)零度<正溫度<正無(wú)窮大溫度，有限量子態(tài)體系：正絕對(duì)零度<正溫度<正無(wú)窮大溫度=負(fù)無(wú)窮大溫度<負(fù)溫度<負(fù)絕對(duì)零度。

18、正、負(fù)絕對(duì)零度分別是有限量子態(tài)體系熱力學(xué)溫度的下限和上限，均不可通過(guò)有限次步驟達(dá)到。

19、早在1787年法國(guó)物理學(xué)家查理（J.Charles）就發(fā)現(xiàn)，在壓力一定時(shí)，溫度每升高1℃，一定量氣體的體積的增加值（膨脹率）是一個(gè)定值，體積膨脹率與溫度呈線(xiàn)性關(guān)系。

20、起初的實(shí)驗(yàn)得出該定值為氣體在0℃時(shí)的體積的1/269，后來(lái)經(jīng)許多人歷經(jīng)幾十年的實(shí)驗(yàn)修正，其中特別是1802年法國(guó)人蓋·呂薩克（J.***.Gay-Lussac）的工作，最后確定該值1/273.15。

21、將上述氣體體積與溫度的關(guān)系用公式來(lái)表示，形式如下：V=V0（1+t/273.15）=V0（t+273.15）/273.15 ?式中V是攝氏溫度為t/℃時(shí)的氣體體積。

22、若定義t+273.15≡T（于是0℃+273.15=T0）,上述關(guān)系就可以用形式更簡(jiǎn)單的公式來(lái)表達(dá)：V/T=V0/T0，進(jìn)一步看，V1/T1=V0/T0，V2/T2=V0/T0，自然有V1/T1=V2/T2，即在任何溫度下一定量的氣體，在壓力一定時(shí)，氣體的體積V與用T為溫標(biāo)表示的溫度成正比。

23、這叫做查理-蓋·呂薩克定律。

24、事實(shí)上這種關(guān)系只適用于理想氣體。

25、為此，人們起先把T稱(chēng)為理想氣體溫度（溫標(biāo)），又叫絕對(duì)溫度（溫標(biāo)）。

26、在熱力學(xué)形成后，發(fā)現(xiàn)該溫標(biāo)有更深刻的物理意義，特別是克勞修斯（Claosius）和開(kāi)爾文（Kelvin）論證了絕對(duì)零度不可達(dá)到，便改稱(chēng)熱力學(xué)溫度（溫標(biāo)），并用Kelvin第一個(gè)字母K為其單位。

27、? ? ? ?物體的溫度是構(gòu)成物體的大量微粒運(yùn)動(dòng)（熱運(yùn)動(dòng)）的激烈程度的宏觀(guān)體現(xiàn)。

28、例如由單 ? ? ? ?原子分子構(gòu)成的氣體的大量分子的平均動(dòng)能Ek與它的溫度T的關(guān)系經(jīng)統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)理論 ? ? ? ?推導(dǎo)為：? ? ? ?E(—)k=3/2kT? ? ? ?其中k=1.391×10-23J/K，被稱(chēng)為玻爾茲曼（Boltzmann）常量，等于氣體常量R與 ? ? ? ? ?阿伏加德羅常量N0之比。

本文分享完畢，希望對(duì)大家有所幫助。

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