熱力學(xué)的第零定律和溫度

溫度是物體冷熱程度的數(shù)值表示。經(jīng)驗(yàn)證明，達(dá)到熱平衡的兩物體的溫度相等；若把已經(jīng)達(dá)到熱平衡的兩物體分開(kāi)，則物體的狀態(tài)將維持不變。為了判別兩個(gè)物體溫度的高低，必須引進(jìn)第三個(gè)物體，并依據(jù)基本實(shí)驗(yàn)事實(shí) ：若兩個(gè)物體分別與處于確定狀態(tài)的第三個(gè)達(dá)到熱平衡，則這兩個(gè)物體彼此也處于熱平衡。由于此實(shí)驗(yàn)事實(shí)是標(biāo)定物體溫度數(shù)值的基本依據(jù)，故稱為熱力學(xué)第零定律。第三個(gè)物體的溫度變化通常是通過(guò)該物體的某一個(gè)可觀測(cè)的物理性質(zhì)的變化加以標(biāo)志的。但此性質(zhì)必須隨物體的冷熱程度有顯著和單值的變化。如以液體體積變化作為溫度變化標(biāo)志的液體溫度計(jì)，以氣體壓強(qiáng)、氣體體積、電阻、溫差電勢(shì)和光的亮度等作為溫度變化標(biāo)志的定壓氣體溫度計(jì)、定容氣體溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)、熱電偶溫度計(jì)和光學(xué)高溫計(jì)等。溫度數(shù)值的標(biāo)定方法稱為溫標(biāo)。溫標(biāo)按其標(biāo)定溫度方法的不同，可分為經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)、理想氣體溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)。經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)規(guī)定，標(biāo)志溫度變化的物理量與溫度之間滿足線性關(guān)系，具有使用方便和讀數(shù)快等優(yōu)點(diǎn)，但規(guī)定線性關(guān)系有很大的任意性，結(jié)果是使用不同溫度計(jì)測(cè)量同一溫度的數(shù)值并不相同，這是經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)的主要缺點(diǎn)。用理想氣體溫標(biāo)標(biāo)定的溫度數(shù)值與作為測(cè)溫質(zhì)的氣體性質(zhì)無(wú)關(guān)。熱力學(xué)溫標(biāo)標(biāo)定的溫度數(shù)值與選做測(cè)溫質(zhì)的性質(zhì)完全無(wú)關(guān)，但它是一種建立在熱力學(xué)第二定律基礎(chǔ)上的理論性溫標(biāo)，總是通過(guò)一定的實(shí)驗(yàn)溫標(biāo)加以實(shí)現(xiàn)的。可以證明，在理想氣體溫標(biāo)可標(biāo)定溫度的范圍內(nèi)，熱力學(xué)溫標(biāo)和理想氣體溫標(biāo)一致，因此在實(shí)踐中用理想氣體溫標(biāo)實(shí)現(xiàn)熱力學(xué)溫標(biāo)。