temperature 温度
一个物体或一个空间区域的特性,此特性确定是否有一个净热量由其邻近物体或区域流进它或由它流出,这热量(如果有的话)又是按怎样的方向流动的。如果没有热量流动,这物体或区域被称作处于热动力平衡(thermodynamic equilibri-um)状态下,并被称为温度相等。如果有热量流动,则热流的方向是由温度较高的物体或地区流出。概括地说,有两种方法来定量这一特性。经验法是取两个或更多个与温度有关的可重现事物,并在这些事物的数值标度上指定一些固定点。
例如,摄氏温度标度是利用水的冰点和沸点作为两个固定点的,分别指定它们为 0 和 100,并把它们间的标度分为 100 度。若以实用为目的, 这是一种很实用的方法(参见 temperature scale),但缺乏理论根据,不便使用在许多科学领域。
在 19 世纪,凯尔文爵士提出一种确定温度的热动力法,它建立在测量不同温度的物体间流动的热量上。这概念依赖于一个温度的绝对标度,即温度的绝对零度(absolute zero)。
在此温度下,没有一种物体能释放热量。他还应用了 S·卡诺关于一个无摩擦力的全效率理想热机的概念(参见 carnot)。卡诺热机在温度 T1 时吸收热量 q1,在温度 T2 时释放热量 q2,因此 T1/T2=q1/q2。若 T2 定义为某固定值,则卡诺热机可运行在这一固定温度和任何未知温度 T1 之间, 这样一来只要量出 q1 和 q2 的值就可以计算出 T1。
这一概念为定义热力学温度奠定了基础,它和工作物的自然性能截然无关。表达热力学温度的单位用**“凯尔文”**(kelvin)表示。
在实行上,热动力温度不能直接测量到;通常利用一个含有接近理想气体的温度计来推断测量的结果。这是可能的,因为热动力温度的另一面貌是它和给定量物质的**内能(inter- nal energy)**有夫。在使用理想的单原子气体的情况下,其中每克分子的内能(U)等于转移一克分子气体中原子的总动能(单原子气体没有旋能或振动能)。
按照分子运动论(kinetic theory),这样的气体其热动力温度由 T
=2U/3R 确定,其中 R 为通用气体常数(gascon-stant)。