今天写一下热力学定律吧
热力学第零定律有叫做热平衡定律。什么叫做热平衡呢?热平衡是指两个系统之间的一种关系。这里所说的系统不是平常的windows 或者iOS 系统,在热力学里头系统指的是一个研究对象,比如我们要研究一箱气体,这箱气体是由大量分子购成的的一个研究对象,在热学中就叫做一个热力学系统,简称系统。系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称为外界。例如,用电磁炉加热容器中的气体,把气体作为研究对象,他就是一个热力学系统,而容器和酒精灯就是外界。
现在回到正题。热平衡是一种平衡状态,如果两个系统相互接触而传热,当他们的状态参量不再发生变化时,我们就说这两个系统达到了热平衡。在此又牵扯到了状态参量的概念。什么是状态参量呢?故名思义状态指系统的状态,比如系统的空间范围,我们用体积V表示,再比如为了确定外界与系统之间或系统内部各部分之间力的作用,要用到压强p等等。只要两个系统在接触时它们的状态不发生变化,我们就说这两个系统原来是处于热平衡的。
讲了这么多概念性的东西,回到我们最开始讨论的热力学第零定律:实验表明:如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡,那么这两个系统之间也必定处于热平衡。热平衡定律表明,两个系统处于热平衡时,它们必定具有某个共同的热学性质,我们把表征这一“共同的热学性质”的物理量叫做温度,这和我们平常所了解的温度定义不太一样,我们理解的温度可能是物体冷热程度的标志。这种认识比较肤浅 ,但也没错,它和热力学定义的温度是一致的。设想两个冷热不同的物体相互接触后,过一段时间当他们达到热平衡时,两个物体不就是“冷热相同”吗!只不过这里所说的的温度是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态的物理量,它的特征就是“一切达到热平衡的系统都具有相同的温度”。 如果温度计跟物体A处于热平衡,它又同时也跟物体B处于热平衡,根据热平衡定律,A的温度便于B的温度相等。这就是温度计能够用来测量和比较温度高低的基本原理。
如果要定量的描述温度,就必须用一套方法,这套方法就是温标。现代科学中用的最多的是热力学温标。热力学温标表示的温度叫做热力学温度,它是国际单位制中七个基本物理量之一。其他六个分别是安培、千克、秒、摩尔、米、坎德拉(光强的单位)。改温标用符号T表示,单位是开尔文。想必大家也可以猜到,发明这个的肯定是一个叫开尔文的科学家。的确,在1848年英国物理学家开尔文提出了热力学温标。当时人们在测量温度时出先了一些问题。至于问题是什么?请听下回分解。
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