四、开氏温标（热力学温标）

早在十八世纪初阿蒙顿就提出绝对零度的概念，而绝对温标的建立却是在十九世纪．英国物理学家威廉·汤姆生（1824—1907）（1892 年被封为开尔文勋爵）1848 年提出绝对温标的概念故称开氏温标，亦称热力学温标．

开氏温标的建立，解决了在温度问题上的长期混乱．开氏温标不依赖于任何一种特定物质的特定性质．它是建立在“卡诺循环”基础上的、理想的科学的温标，为温度计构成一个比任何其他温标好得多的基础，是现在最终的参考温标，被 1927 年第七届国际计量大会采用作为最基本的温标．1954 年第十届国际计量会议决定，为科学上使用简便和准确起见， 采用绝对零度，即以水的三相点为 273.16K．水的三相点变成一个单一的固定点（三相点是指纯冰、纯水和水蒸气平衡共存的温度），热力学温度被作为基本温度，符号是 T；其单位是开尔文，简称开，根据定义，1 开等于水的三相点的热力学温度的 1/273.16．

1848 年开尔文在建立开氏温标的过程中，在论文中写道：“按照卡诺所确立的动力与热之间的关系，在由热的作用得到的机械功的数量关系中，只包括热量和温度间隔的因素；又因为我们有独立地测量热量的确定的方法，所以就为我们提供了温度间隔的一个量度，根据它可以确定绝对的温度差”，“这一温标系统中的每一度都有同样的数值；也就是说，只要一单位热从温度为 T 的物体 A 传至温度为（T—1）的物体 B，则不论 T 是什么数值，都将给出同样的机械效应．这样的温标应该称为绝对温标， 因为这个温标的特点是它完全不依赖于任何特殊物质的物理性质．”

1852 年，在开尔文与焦耳合作的一篇论文中，专门用一节讨论了“基于热的机械作用的一种绝对温标”．他们利用摄氏温度 t 和气体膨胀系统E，把温度 T 定义为

T = 1 + Et

E

开尔文当时利用了 E=0.003665 这个数值，得出T＝272.85＋t

今天教科书中一般都是以卡诺定理来推出开氏温标．其方法为：根据

卡诺定理，一个工作于两个热源之间的可逆机，其效率η = 1 − Q 2 仅与

Q1

这两个热源的温度有关，而与工作物质的性质无关．可引入的一个与测温物质和测温属性无关的温标 T 并称为热力学温标．可用它来标示热源的温度，它的比值与系统和这两个热源间传递热量 Q1 和 Q2 的比值相等

（Q2/Q1=T2/T1）．