热力学温标

物理的热力学定律

热力学第一定律是什么

一个热平衡系统的宏观物理性质(压强、温度、体积等)

都不会随时间而改变。一杯放在餐桌上的热咖啡，由于咖啡

正在冷却，所以这杯咖啡与外界环境并非处于平衡状态。当

咖啡不再降温时，它的温度就相当于室温，并且与外界环境

处于平衡状态。

两个互相处于平衡状态的系统会满足以下条件：

1、两者各自处于平衡状态;

2、两者在可以交换热量的情况下，仍然保持平衡状态。

进而推广之，如果能够肯定两个系统在可以交换热量的情况

下物理性质也不会发生变化时，即使不容许两个系统交换热

量，也可以肯定互为平衡状态。

因此，热平衡是热力学系统之间的一种关系。数学上，

第零定律表示这是一种等价关系。(技术上，需要同时包括

系统自己亦都处于热平衡。)

热力学第一定律意义

热力学第零定律用来作为进行体系测量的基本依据，其

重要性在于它说明了温度的定义和温度的测量方法。表述如

下：

1、可以通过使两个体系相接触，并观察这两个体系的

性质是否发生变化而判断这两个体系是否已经达到热平衡。

2、当外界条件不发生变化时，已经达成热平衡状态的

体系，其内部的温度是均匀分布的，并具有确定不变的温度

值。

3、一切互为平衡的体系具有相同的温度，所以一个体

系的温度可以通过另一个与之平衡的体系的温度来表示，也

可以通过第三个体系的温度来表示。

ps：初中物理公式，热学部分：

吸热：Q吸=Cm(t-t0)=Cmt

放热：Q放=Cm(t0-t)CMt

热力学温度：T=t+273k。在大学物理中Cm与温度t有

关。

热力学第二定律适用条件是什么

热力学第二定律(condlawofthermodynamics)，热力

学基本定律之一，克劳修斯表述为：热量不能自发地从低温

物体转移到高温物体。开尔文表述为：不可能从单一热源取

热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响。

热力学第二定律适用条件

第二定律在有限的宏观系统中也要保证如下条件：

1、该系统是线性的;

2、该系统全部是各向同性的。

另外有部分推论，比如热辐射：恒温黑体腔内任意位置

及任意波长的辐射强度都相同，且在加入任意光学性质的物

体时，腔内任意位置及任意波长的辐射强度都不变。

热力学第二定律的表述内容

克劳修斯表述

不可能把热量从低温物体传向高温物体而不引起其它

变化。

英国物理学家开尔文(原名汤姆逊)在研究卡诺和焦耳

的工作时，发现了某种不和谐：按照能量守恒定律，热和功

应该是等价的，可是按照卡诺的理论，热和功并不是完全相

同的，因为功可以完全变成热而不需要任何条件，而热产生

功却必须伴随有热向冷的耗散。他在1849年的一篇论文中

说：“热的理论需要进行认真改革，必须寻找新的实验事实。”

同时代的克劳修斯也认真研究了这些问题，他敏锐地看到不

和谐存在于卡诺理论的内部。他指出卡诺理论中关于热产生

功必须伴随着热向冷的传递的结论是正确的，而热的量(即

热质)不发生变化则是不对的。克劳修斯在1850年发表的论

文中提出，在热的理论中，除了能量守恒定律以外，还必须

补充另外一条基本定律：“没有某种动力的消耗或其他变化，

不可能使热从低温转移到高温。”这条定律后来被称作热力

学第二定律。

什么是热力学第二定律

1824年，法国工程师萨迪·卡诺提出了卡诺定理。德国

人克劳修斯(RudolphClausius)和英国人开尔文

(LordKelvin)在热力学第一定律建立以后重新审查了卡诺

定理，意识到卡诺定理必须依据一个新的定理，即热力学第

二定律。

热力学第三定律应用领域是什么

热力学第三定律原理

对化学工作者来说，以普朗克(，1858-1947，

德)表述最为适用。热力学第三定律可表述为“在热力学温

度零度(即T=0开)时，一切完美晶体的熵值等于零。”所谓

“完美晶体”是指没有任何缺陷的规则晶体。据此，利用量

热数据，就可计算出任意物质在各种状态(物态、温度、压

力)的熵值。这样定出的纯物质的熵值称为量热熵或第三定

律熵。

热力学第三定律认为，当系统趋近于绝对温度零度时，

系统等温可逆过程的熵变化趋近于零。第三定律只能应用于

稳定平衡状态，因此也不能将物质看做是理想气体。绝对零

度不可达到这个结论称做热力学第三定律。

热力学第三定律的应用

在0K时，任何纯物质的完美晶体的嫡值为零。

在统计物理学上,热力学第三定律反映了微观运动的量

子化。在实际意义上，第三定律并不像第一、二定律那样明

白地告诫人们放弃制造第一种永动机和第二种永动机的意

图。而是鼓励人们想方高法尽可能接近绝对零度。目前使用

绝热去磁的方法已达到10.6K，但还远达不到0K。