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热力学
经典的卡诺热机 T（熱庫）、Q（熱量）、W（功） H（高溫）、C（低溫）
分支 经典 统计 化学 平衡 / 非平衡
定律 第零 第一 第二 第三
系统 状态 状态方程 理想气体 实际气体 相 / 物质状态 平衡 控制体积 仪器 过程 等压 等体 等温 绝热 等熵 等焓 准静态 多方 自由膨胀 可逆 不可逆 内可逆 循环 热机 热泵 热效率
系统性质 性质图 强度和广延性质 状态函数 （斜体共轭变量） 温度 / 熵 熵的简介（英语：Introduction to entropy） 压强 / 体积 化学势 / 粒子数 蒸气量 简化性质 过程函数 功 热
材料性质 比热容  c={displaystyle c=} T{displaystyle T} ∂S{displaystyle partial S} N{displaystyle N} ∂T{displaystyle partial T} 压缩性  β=−{displaystyle beta =-} 1{displaystyle 1} ∂V{displaystyle partial V} V{displaystyle V} ∂p{displaystyle partial p} 热膨胀  α={displaystyle alpha =} 1{displaystyle 1} ∂V{displaystyle partial V} V{displaystyle V} ∂T{displaystyle partial T} 性质数据库
方程（英语：Thermodynamic equations） 卡诺定理 克劳修斯定理 基本关系 理想气体定律 麦克斯韦关系 昂萨格倒易关系 布里奇曼热力学方程 热力学方程表
势 自由能 自由熵 内能 U(S,V){displaystyle U(S,V)} 焓 H(S,p)=U+pV{displaystyle H(S,p)=U+pV} 亥姆霍兹自由能 A(T,V)=U−TS{displaystyle A(T,V)=U-TS} 吉布斯能 G(T,p)=H−TS{displaystyle G(T,p)=H-TS}
历史／文化 哲学 熵与时间 熵与生活 布朗棘轮 麦克斯韦妖 热寂佯谬 洛施密特佯谬 协同学 历史 总史 热 熵 气体定律 永动机 理论 热质说 活力 热动说 热功当量 动力 关键著作 "An Experimental Enquiry Concerning ... Heat" 《关于多相物质平衡》 "Reflections on the Motive Power of Fire" 年表 热力学 热机 艺术 麦克斯韦热力学表面 教育 熵作为能量扩散
科学家 昂萨格 伯努利 皮埃尔·杜亥姆 亥姆霍兹 吉布斯 焦耳 卡拉泰奥多里 卡诺 克拉佩龙 克劳修斯 兰金 冯·迈尔 麦克斯韦 斯米顿 斯塔尔 汤姆森（开尔文男爵） 汤普森（伦福德伯爵） 沃特斯顿
查 论 编

热力学温标，又称开尔文温标、绝对温标，简称开氏溫標，凱氏溫標，是一种标定、量化温度的方法。它对应的物理量是热力学温度，或称开氏度，符号为K，为国际单位制中的基本物理量之一；对应的单位是开尔文，符号为K。热力学温标是由威廉·汤姆森，第一代开尔文男爵于1848年利用热力学第二定律的推论卡诺定理引入的。它是一个纯理论上的温标，因为它与测温物质的属性无关。

热力学温度又被称为绝对温度，是热力学和统计物理中的重要参数之一。一般所说的绝对零度指的便是0 K，对应-273.15°C。

定义

热力学温标可以通过下列过程引入^[1][2]：

假设一个卡诺热机在高温热源（温度 Θ1{displaystyle Theta _{1}} ）和低温热源（温度 Θ2{displaystyle Theta _{2}} ）之间工作，并且在高温热源吸收热量 Q1{displaystyle Q_{1}}，向低温热源放出热量 Q2{displaystyle Q_{2}}，其间向外界作功 W{displaystyle W}。那么，可逆热机的效率 η{displaystyle eta } 可以表示为：

η12=|W||Q1|=|Q1|−|Q2||Q1|=1−|Q2||Q1|{displaystyle eta _{12}={frac {|W|}{|Q_{1}|}}={frac {|Q_{1}|-|Q_{2}|}{|Q_{1}|}}=1-{frac {|Q_{2}|}{|Q_{1}|}}}

卡诺定理指出，可逆循环的效率只与高温热源和低温热源的温度有关，而与工作物质（工质）或工作路径等其它因素无关。也就是说， η12{displaystyle eta _{12}} 仅仅是温度 Θ1{displaystyle Theta _{1}} 和 Θ2{displaystyle Theta _{2}} 的函数。为了方便下面的推导，不妨设：

f(Θ1,Θ2)=1−η12=|Q2||Q1|{displaystyle f(Theta _{1},Theta _{2})=1-eta _{12}={frac {|Q_{2}|}{|Q_{1}|}}}。

另外，对于任意三个温度 Θ1{displaystyle Theta _{1}}、Θ2{displaystyle Theta _{2}}、Θ3{displaystyle Theta _{3}} 的热源，考虑 1→3→2{displaystyle 1rightarrow 3rightarrow 2} 和 1→2{displaystyle 1rightarrow 2} 两个可逆过程。不妨设两个过程中，热机都从1号热源吸收了相同的热量 Q1{displaystyle Q_{1}}。另外，把两个过程中，热机最终释放给2号热源的热量分别记为 Q2{displaystyle Q_{2}} 和 Q2′{displaystyle Q'_{2}} ，把1→3{displaystyle 1rightarrow 3}过程中，热机释放给3号热源的热量记为 Q3in{displaystyle Q_{3in}}，把3→2{displaystyle 3rightarrow 2}过程中，热机吸收自3号热源的热量记为 Q3out{displaystyle Q_{3out}}。为了保证两个过程的可逆性，

• 必须有 Q3in=Q3out≡Q3{displaystyle Q_{3in}=Q_{3out}equiv Q_{3}}。


• 必须有 Q2=Q2′{displaystyle Q_{2}=Q'_{2}}。

否则都将意味着热机运作过程中，有热量散失或有新的能量进入系统，这都违反了卡诺定理。

由此，容易证明：

f(Θ1,Θ2)=|Q2||Q1|=|Q2|/|Q3||Q1|/|Q3|=f(Θ3,Θ2)f(Θ3,Θ1)≡ψ(Θ2)ψ(Θ1){displaystyle f(Theta _{1},Theta _{2})={frac {|Q_{2}|}{|Q_{1}|}}={frac {|Q_{2}|/|Q_{3}|}{|Q_{1}|/|Q_{3}|}}={frac {f(Theta _{3},Theta _{2})}{f(Theta _{3},Theta _{1})}}equiv {frac {psi (Theta _{2})}{psi (Theta _{1})}}}

（其中ψ(Θ){displaystyle psi (Theta )}为形式可选择的普适函数）

可以观察到，ψ(Θ)=Θ{displaystyle psi (Theta )=Theta } 是可取的一种形式。即，f(Θ1,Θ2)=Θ2Θ1{displaystyle f(Theta _{1},Theta _{2})={frac {Theta _{2}}{Theta _{1}}}}。

由于定义式只给出了两个温度的比值，仍需要一个标准点。1954年国际计量大会决定，取水的三相点（273.15K）作为标准点，作为热力学温标的定义。

通过推导过程，可以注意到：由于卡诺定理中，热量交换做功是与测温物质无关，所以通过上述方法取定的温标 Θ{displaystyle Theta }（热力学温标）也与测温物质无关。

与其他温标的关系

参考文献

参见

• 开尔文