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，則物體的狀態(tài)將維持不變。為了判別兩個物體溫度的高低，必須引進(jìn)第三個物體，并依據(jù)基本實驗事實 ：若兩個物體分別與處于確定狀態(tài)的第三個達(dá)到熱平衡，則這兩個物體彼此也處于熱平衡。由于此實驗事實是標(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。第三個物體的溫度變化通常是通過該物體的某一個可觀測的物理性質(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，以氣體壓強(qiáng)、氣體體積、電阻、溫差電勢和光的亮度等作為溫度變化標(biāo)志的定壓氣體溫度計、定容氣體溫度計、電阻溫度計、熱電偶溫度計和光學(xué)高溫計等。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)驗溫標(biāo)、理想氣體溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)。經(jīng)驗溫標(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測量同一溫度的數(shù)值并不相同，這是經(jīng)驗溫標(biāo)的主要缺點(diǎn)。用理想氣體溫標(biāo)標(biāo)定的溫度數(shù)值與作為測溫質(zhì)的氣體性質(zhì)無關(guān)。熱力學(xué)溫標(biāo)標(biāo)定的溫度數(shù)值與選做測溫質(zhì)的性質(zhì)完全無關(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)，總是通過一定的實驗溫標(biāo)加以實現(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，因此在實踐中用理想氣體溫標(biāo)實現(xiàn)熱力學(xué)溫標(biāo)。