熱力學溫標

熱力學溫標原圖鏈接來自 搜狐 的圖片

熱力學溫標，又稱開爾文溫標、絕對溫標，簡稱開氏溫標，凱氏溫標，是一種標定、量化溫度的方法。它對應的物理量是熱力學溫度，或稱開氏度，符號為K，為國際單位制中的基本物理量之一；對應的單位是開爾文，符號為K。熱力學溫標是由威廉·湯姆森，第一代開爾文男爵於1848年利用熱力學第二定律的推論卡諾定理引入的。它是一個純理論上的溫標，因為它與測溫物質的屬性無關。

熱力學溫度又被稱為絕對溫度，是熱力學和統計物理中的重要參數之一。一般所說的絕對零度指的便是0K，對應-273.15°C。

目錄

介紹

熱力學溫標是由威廉·湯姆森，第一代開爾文男爵於1848年利用熱力學第二定律的推論卡諾定理引入的。它是一個純理論上的溫標，因為它與測溫物質的屬性無關。符號T，單位K（開爾文，簡稱開）。國際單位制（SI）的7個基本量之一，熱力學溫標的標度，符號為T。根據熱力學原理得出，測量熱力學溫度，採用國際實用溫標。熱力學溫度舊稱絕對溫度（absolute temperature）。單位是「開爾文」，英文是「Kelvin」簡稱「開」，國際代號「K」,但不加「°」來表示溫度。開爾文是為了紀念英國物理學家Lord Kelvin而命名的。以絕對零度（0K）為最低溫度，規定水的三相點的溫度為 273.16K，開定義為水三相點熱力學溫度的1/273.16。

攝氏度為表示攝氏溫度時代替開的一個專門名稱。而水的三相點溫度為0.01攝氏度。因此熱力學溫度T與人們慣用的攝氏溫度t的關係是：T（K）=273.15+t(℃)。規定熱力學溫度的單位開（K)與攝氏溫度的單位攝氏度（℃)的平均值完全相同。所以△T K = △T ℃。在表示溫度差和溫度間隔時，用K和用℃的值相同。

2018年11月16日，國際計量大會通過決議，1開爾文定義為「對應玻爾茲曼常數為1.380649×10-23J·K-1

本質

經典熱力學中的溫度沒有極限高溫度的概念，只有理論最低溫度「絕對零度」。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。在統計熱力學中，溫度被賦予了新的物理概念——描述體系內能隨體系混亂度（即熵）變化率的強度性質熱力學量。由此開創了「熱力學負溫度區」的全新理論領域。通常我們生存的環境和研究的體系都是擁有無限量子態的體系，在這類體系中，內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。而少數擁有有限量子態的體系，如激光發生晶體，當持續提高體系內能，直到體系混亂度已經不隨內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能，即達到所謂「粒子布居反轉」的狀態下，內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！但是這裡的負溫度和正溫度之間不存在經典的代數關係，負溫度反而是比正溫度更高的一個溫度！經過量子統計力學擴充的溫標概念為：無限量子態體系：正絕對零度<正溫度<正無窮大溫度，有限量子態體系：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。正、負絕對零度分別是有限量子態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。

視頻

熱力學溫標 相關視頻

攝氏度熱力學溫度區別在哪裡？