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热力学温度单位(热力学温度)

导读 关于热力学温度单位,热力学温度这个问题很多朋友还不知道,今天小六来为大家解答以上的问题,现在让我们一起来看看吧!1、热力学温度,又

关于热力学温度单位,热力学温度这个问题很多朋友还不知道,今天小六来为大家解答以上的问题,现在让我们一起来看看吧!

1、热力学温度,又叫热力学温标,符号T,单位K(开尔文,简称开)。

2、 早在1787年法国物理学家查理(J.Charles)就发现,在压力一定时,温度每升高1℃,一定量气体的体积的增加值(膨胀率)是一个定值,体积膨胀率与温度呈线性关系。

3、国际实用温标是以国际上所通过的一系列纯物质的固定点,此时的固定点也就是系统内部完全达到平衡状态,在宏观上没有变化,而满足平衡状态的充要条件是:力学平衡,热平衡,相平衡,和化学平衡(如平衡氢三相点、平衡氢沸点、氧三相点、水三相点、锡凝固点等)。

4、此时的固定点作为基准用于标定规定的基准温度计(如铂电阻温度计和铂-10%铑/铂热电偶等)并给出相应的内插公式用于测定温度。

5、工程热力学中提到的绝对温度,都是绝对温度零度以上的正绝对温度。

6、但是,在20世纪50年代以后,在核磁共振和激光效应的研究,发现核自旋系统和激光系统中,粒子只具有基态和激发态两种能量形态。

7、在正绝对温度条件下,基态的粒子数多于激发态的粒子数。

8、但是,在核自旋系统和激光系统中则相反,激发态的粒子数却超过了基态的粒子数。

9、根据玻尔兹曼的粒子分布函数表示式,如果激发态粒子(原子或分子)数大于基态的粒子数,则绝对温度应该为负值,即能够出现负的绝对温度。

10、这是由于根据玻尔兹曼的粒子分布函数表达式,当绝对温度高于无穷大时,才能实现激发态粒子数超过基态的粒子数,才能出现负绝对温度。

11、也就是说,负绝对温度系统的能量大于无穷大绝对温度的能量,导致负绝对温度实际上高于正绝对温度。

12、经典热力学中的温度没有最高温度的概念,只有理论最低温度“绝对零度”。

13、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。

14、在统计热力学中,温度被赋予了新的物理概念——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。

15、由此开创了“热力学负温度区”的全新理论领域。

16、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。

17、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。

18、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。

19、早在1787年法国物理学家查理(J.Charles)就发现,在压力一定时,温度每升高1℃,一定量气体的体积的增加值(膨胀率)是一个定值,体积膨胀率与温度呈线性关系。

20、起初的实验得出该定值为气体在0℃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(J.***.Gay-Lussac)的工作,最后确定该值1/273.15。

21、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/273.15)=V0(t+273.15)/273.15  式中V是摄氏温度为t/℃时的气体体积。

22、若定义t+273.15≡T(于是0℃+273.15=T0),上述关系就可以用形式更简单的公式来表达:V/T=V0/T0,进一步看,V1/T1=V0/T0,V2/T2=V0/T0,自然有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V与用T为温标表示的温度成正比。

23、这叫做查理-盖·吕萨克定律。

24、事实上这种关系只适用于理想气体。

25、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)。

26、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。

27、       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。

28、例如由单        原子分子构成的气体的大量分子的平均动能Ek与它的温度T的关系经统计热力学理论        推导为:       E(—)k=3/2kT       其中k=1.391×10-23J/K,被称为玻尔兹曼(Boltzmann)常量,等于气体常量R与          阿伏加德罗常量N0之比。

本文分享完毕,希望对大家有所帮助。

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