热力学温标和摄氏温标：热力学温标和摄氏温标

热力学温标的定义要用到热力学第二定律，我们先直接引用，在之后的篇幅里面再进行严格的证明。热力学温标给出一个绝对零度，这个最低的温度只能无限接近，不能达到（即热力学第三定律）。

在国际温标中，热力学温度T的单位是开尔文（Kelvin)，简称kai ,符号为K，定义为水的三相点的热力学温度的1/273.16。这样水的冰点是273.15K，由此来定义摄氏度：

t/℃=T/K-273.15

摄氏温度的单位是摄氏度，与开尔文相等，它的符号为℃。

我们在前文物态方程中使用的温度都是热力学温度。

理想气体温标示意图

热力学温标定义的温度仅仅是理论上，实验上难以实现。等容气体温度计测量温度的原理是利用理想气体的物态方程

pV=nRT，T=pV/nR

气体充气在气泡中，气泡的体积为V0，保持不变，气泡与待测温度的物体保持很好的热接触，充气量n是已知的，只要测定气体压强p，就尅知道温度T，但是此时得到的温度还不是我们所要求的，因用的是理想气体的物态方程，所以奥使p→0。在实验上可以逐步减小充气量n，测定逐步降低的压强p，从p1，p2，p3，……可以得到T1，T2，T3，……，在p—T图上画出一条直线延长至p→0，在温度轴上的焦点就是待测温度“T”。

摄氏温标建立在热力学温标之前，以是的冰点为0℃，谁的沸点为100℃，中间等分。摄氏温度的符号为t，单位为℃。在1966年，国际计量大会对摄氏温标重新定义，从热力学温标导出

t/℃=T/K —273.15

通过这种方法，我们就让摄氏温标和热力学温标一致了。从国际标准上讲，只用以上两个温标，但是有一些国家还在用另外一种温标——华氏温标，它的单位是华氏度，符号为℉，与摄氏温度的关系为

tF/℉=9/5 t/℃ 32

由于用等容气体温度计直接实现热力学温度在技术上有很大的难度，只有少数几个国家能做到，为了各国有一个都可以接受的一致的测温标准，从1927年开始国际计量大会就制定了国际温标，并经几次修改，现在使用的是1990国际温标。

1990国际温标对热力学温度和摄氏温度的定义就是我们前面的方法，温标的最低温度为0.65K。国际温标借助于定义的17个固定点、规定的不同温度区的温度计和温度计的测温性质与温度的关系来定义温标。在0.65K和5.0K之间用氦三和氦四蒸气压温度计及他们的蒸气压与温度点校正并用内插公式来定义：在平衡氢的三相点（13.803K）和银的凝固点（1234.93K）之间用铂电阻温度计在一组固定点校正并ongoing内插公式来定义；在银的凝固点以上用光学高温计，用一个固定点和普朗克辐射定律来定义。

有了国际温标之后，各国都可以浮现ITS-90，再向全国传递。

在0.65K以下还没有国际温标，当然人们希望要有一个一致认可的，直至低得多的温度的温标。从目前的研究情况看，可能会选用一些固定点，如超导体的零磁场转变点。

今天关于温标的介绍就写到这里。希望各位小伙伴继续关注老郭的热力学系列文章，让我们一起努力、一起学习，一起探讨。涉及到我要重点研究的那段，我会在文章里面跟大家说明，有兴趣的小伙伴，我们可成立一个研究小组。嘿嘿，现在最需要的是一个数学好的帮手，会解场方程的。