熱力學溫度計算公式（熱力學溫度）

關(guān)于熱力學溫度計算公式，熱力學溫度這個問題很多朋友還不知道，今天小六來為大家解答以上的問題，現(xiàn)在讓我們一起來看看吧！

1、熱力學溫度，又叫熱力學溫標，符號T，單位K(開爾文，簡稱開)。

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

3、國際實用溫標是以國際上所通過的一系列純物質(zhì)的固定點，此時的固定點也就是系統(tǒng)內(nèi)部完全達到平衡狀態(tài)，在宏觀上沒有變化，而滿足平衡狀態(tài)的充要條件是:力學平衡，熱平衡，相平衡，和化學平衡(如平衡氫三相點、平衡氫沸點、氧三相點、水三相點、錫凝固點等)。

4、此時的固定點作為基準用于標定規(guī)定的基準溫度計(如鉑電阻溫度計和鉑-10%銠/鉑熱電偶等)并給出相應的內(nèi)插公式用于測定溫度。

5、工程熱力學中提到的絕對溫度，都是絕對溫度零度以上的正絕對溫度。

6、但是，在20世紀50年代以后，在核磁共振和激光效應的研究，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)，則絕對溫度應該為負值，即能夠出現(xiàn)負的絕對溫度。

10、這是由于根據(jù)玻爾茲曼的粒子分布函數(shù)表達式，當絕對溫度高于無窮大時，才能實現(xiàn)激發(fā)態(tài)粒子數(shù)超過基態(tài)的粒子數(shù)，才能出現(xiàn)負絕對溫度。

11、也就是說，負絕對溫度系統(tǒng)的能量大于無窮大絕對溫度的能量，導致負絕對溫度實際上高于正絕對溫度。

12、經(jīng)典熱力學中的溫度沒有最高溫度的概念，只有理論最低溫度“絕對零度”。

13、熱力學第三定律指出，“絕對零度”是無法通過有限次步驟達到的。

14、在統(tǒng)計熱力學中，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）變化率的強度性質(zhì)熱力學量。

15、由此開創(chuàng)了“熱力學負溫度區(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限量子態(tài)的體系，在這類體系中，內(nèi)能總是隨混亂度的增加而增加，因而是不存在負熱力學溫度的。

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)能變化而變化的時候，就達到了無窮大溫度，此時再進一步提高體系內(nèi)能，即達到所謂“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，因而此時的熱力學溫度為負值！但是這里的負溫度和正溫度之間不存在經(jīng)典的代數(shù)關(guān)系，負溫度反而是比正溫度更高的一個溫度！經(jīng)過量子統(tǒng)計力學擴充的溫標概念為：無限量子態(tài)體系：正絕對零度<正溫度<正無窮大溫度，有限量子態(tài)體系：正絕對零度<正溫度<正無窮大溫度=負無窮大溫度<負溫度<負絕對零度。

18、正、負絕對零度分別是有限量子態(tài)體系熱力學溫度的下限和上限，均不可通過有限次步驟達到。

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

20、起初的實驗得出該定值為氣體在0℃時的體積的1/269，后來經(jīng)許多人歷經(jīng)幾十年的實驗修正，其中特別是1802年法國人蓋·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單的公式來表達：V/T=V0/T0，進一步看，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，氣體的體積V與用T為溫標表示的溫度成正比。

23、這叫做查理-蓋·呂薩克定律。

24、事實上這種關(guān)系只適用于理想氣體。

25、為此，人們起先把T稱為理想氣體溫度（溫標），又叫絕對溫度（溫標）。

26、在熱力學形成后，發(fā)現(xiàn)該溫標有更深刻的物理意義，特別是克勞修斯（Claosius）和開爾文（Kelvin）論證了絕對零度不可達到，便改稱熱力學溫度（溫標），并用Kelvin第一個字母K為其單位。

27、? ? ? ?物體的溫度是構(gòu)成物體的大量微粒運動（熱運動）的激烈程度的宏觀體現(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能Ek與它的溫度T的關(guān)系經(jīng)統(tǒng)計熱力學理論 ? ? ? ?推導為：? ? ? ?E(—)k=3/2kT? ? ? ?其中k=1.391×10-23J/K，被稱為玻爾茲曼（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，希望對大家有所幫助。

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