大學(xué)物理熱學(xué)13-溫度課件

1.熱平衡的概念將兩個(gè)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(dú)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(lái)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(lái)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(gè)系統(tǒng)分別與處于確定狀態(tài)的第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，則這兩個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)物體溫度是否相同時(shí)，不一定要兩物體直接接觸，而可借助一“標(biāo)準(zhǔn)”的物體分別與這兩個(gè)物體熱接融就行了。這個(gè)“標(biāo)準(zhǔn)”的物體就是溫度計(jì)。24溫標(biāo)（temperaturescale）（一）

溫標(biāo)的建立、經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)溫標(biāo)

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(biāo)經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)

例如，在固定壓強(qiáng)下液體（或氣體）的體積，在固定體積下氣體的壓強(qiáng)，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(lái)計(jì)量溫度。

這類溫標(biāo)稱為經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)。2經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)包含三個(gè)要素：（1）選擇某種測(cè)溫物質(zhì)，確定它的測(cè)溫屬性（例如水銀的體積隨溫度變化）；（2）選定固定點(diǎn)對(duì)于水銀溫度計(jì)，若選用攝氏溫標(biāo)，則以冰的正常熔點(diǎn)定為0℃，水的正常沸點(diǎn)定為100℃）；（3）進(jìn)行分度，即對(duì)測(cè)溫屬性隨溫度的變化關(guān)系作出規(guī)定（攝氏溫標(biāo)規(guī)定0℃到100℃間等分為100小格，每一小格為1℃）。

選擇不同測(cè)量物質(zhì)或不同測(cè)溫屬性所確定的經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)并不嚴(yán)格一致。

2理想氣體溫標(biāo)

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

理想氣體溫標(biāo)是根據(jù)氣體在極低壓強(qiáng)下所遵從的普遍規(guī)律來(lái)確定的，是利用氣體溫度來(lái)定標(biāo)的。

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

選擇氣體作為測(cè)溫物質(zhì)，以氣體的壓強(qiáng)隨溫度的變化作為測(cè)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(diǎn)作為定點(diǎn)，規(guī)定三相點(diǎn)溫度為

273.16K是氣體在三相點(diǎn)時(shí)的壓強(qiáng)則定體氣體溫度計(jì)2

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

壓強(qiáng)是4.58mmHg,對(duì)于確定的純物質(zhì),其三相點(diǎn)狀態(tài)是確定的.2

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

水的三相點(diǎn)恒溫器被測(cè)溫的恒溫器

2

測(cè)出不同質(zhì)量氣體分別在水的三相點(diǎn)及待測(cè)溫度（例如水的正常沸點(diǎn)）時(shí)的壓強(qiáng)ptr和p.由

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

氣體溫度計(jì)定標(biāo)實(shí)驗(yàn)可以如下進(jìn)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(shí)，充有不同種類的氣體的氣體溫度計(jì)的T（p）不同，說(shuō)明它們還不是理想氣體，只有在ptr→0時(shí)四條曲線才會(huì)聚一點(diǎn)。這時(shí)的數(shù)值373.15K才是由氣體溫度計(jì)所定出的理想氣體溫標(biāo).2（二)攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)

在攝氏溫標(biāo)建立之前，1714年德國(guó)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(biāo)（“tF”表示），這是世界上第一個(gè)經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)。華氏溫標(biāo)把氯化氨、冰、水混合物的熔點(diǎn)定為0℉，冰正常熔點(diǎn)定為32℉，并作均勻分度，由此定出水的正常沸點(diǎn)為212℉。攝氏溫標(biāo)與華氏溫標(biāo)t間的換算關(guān)系為2(三）熱力學(xué)溫標(biāo)

（Thermodynamicstemperaturescale）

從溫標(biāo)三要素知，選擇不同測(cè)溫物質(zhì)或不同測(cè)溫屬性所確定的溫標(biāo)不會(huì)嚴(yán)格一致。

應(yīng)引入一種不依賴測(cè)溫物質(zhì)、測(cè)溫屬性的溫標(biāo)。

它已不是經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)，因而稱為絕對(duì)溫標(biāo)或稱熱力學(xué)溫標(biāo)。

國(guó)際上規(guī)定熱力學(xué)溫標(biāo)為基本溫標(biāo)，一切溫度測(cè)量最終都以熱力學(xué)溫標(biāo)為準(zhǔn)。

2（四）國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)（InternationalPracticalTemperatureSc