热力学温度的起点为什么是零下273摄氏度
来源:学生作业帮 编辑:大师作文网作业帮 分类:物理作业 时间:2024/09/20 07:47:09
热力学温度的起点为什么是零下273摄氏度
热力学温度,又叫热力学标温,符号T,单位K(开尔文,简称开).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.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.L.Gay-Lussac)的工作,最后确定该值1/273.15.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.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反比.这叫做查理-盖•吕萨克定律.事实上这种关系只适用于理想气体.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).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.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.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.
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