熱力學溫標

　　根據熱力學第二定律定義的一種溫標，過去也有人稱它為開氏溫標或絕對溫標。它擺脫瞭以前各種經驗溫標的缺點，即不依賴於某種特定的測溫物質。熱力學溫標出現後，才使溫度測量真正具有瞭科學意義。由熱力學溫標所定義的溫度稱為熱力學溫度。

　　定義　早期的各種經驗溫標都與某一特定的溫度計相聯繫，因而具有很大的隨意性。為瞭克服溫標（溫度數值定義方法）的這種缺點，人們試圖將溫標與自然界的某一客觀規律相聯聯系。1848年英國物理學傢開爾文提出的熱力學溫標就是這樣一種溫標。他將溫度數值與理想可逆熱機的效率相聯系，根據熱力學第二定律來定義溫度的數值，如熱機從熱源吸收的熱量為Q₁，傳給冷卻器的熱量為Q₂，對外做的有用功為W，根據能量守恒定律有W=Q₁-Q₂，熱機的效率

。根據熱力學第二定律，理想可逆熱機的效率與工作物質無關，隻取決於它工作過程中的兩個溫度，可將熱力學溫度定義為正比於理想可逆熱機與外界交換的熱量的物理量。如用 T表示熱力學溫度，則 ，或理想可逆熱機的效率 。但是，這個公式隻確定瞭兩個熱力學溫度的比值。為瞭完全確定熱力學溫度的數值，又規定熱力學溫度的單位為水三相點熱力學溫度的1/273.16，這個單位叫做開爾文，簡稱開，以符號K表示。按此定義，水三相點的熱力學溫度為 T _tr＝273.16K。作瞭這樣的規定後，熱力學溫度可按公式 標出，式中 Q _tr為理想可逆熱機在水三相點溫度 T _tr時放出或吸收的熱量， Q為在溫度 T時吸收(當 T> T _tr)或放出(當 T＜ T _tr)的熱量。由此定義的溫標稱為熱力學溫標。可見，熱力學溫標自然地就不依賴於任何特定的物質瞭。由這一熱力學溫標定義的熱力學溫度是國際上公認的最基本的溫度，它與其他物理量之間的關系，由物理定律和公式確定，而一切經驗溫標所定義的溫度和其他物理量之間的關系，一般隻能通過實驗才能確定。因此，熱力學溫度是唯一有科學意義的溫度。一切 溫度測量（包括 國際實用溫標）最終都應以熱力學溫度為準。熱力學溫度除用開表示外，也可用 攝氏溫度表示，即熱力學攝氏溫度，常用符號 t表示，定義為 t＝ T-273.15。

　　熱力學溫標的實現　直接按照上述定義測量熱力學溫度，是十分困難的，並且測量的準確度也很低。通常采用氣體溫度計來測量熱力學溫度。熱力學理論可以證明，理想氣體溫標和熱力學溫標是等同的。一定量的某種氣體，當容積保持不變時，溫度與壓強成正比，這樣就得到一種氣體溫標，實現這種溫標的儀器稱為定容氣體溫度計。如果保持壓強不變，利用體積的變化來指示溫度，這樣的測溫儀器稱為定壓氣體溫度計。當然，這些氣體溫標都是經驗溫標。但實驗結果表明：采用不同氣體的各種氣體溫度計（定容式或定壓式）的讀數彼此差別很小，並且隨著參考壓強的降低（在水三相點下）而不斷減小，這些不同的氣體溫度計的讀數趨近相同的數值。外推到零壓強時所得到的溫度讀數與特定的氣體性質無關，這樣定義的溫標稱為理想氣體溫標，由此得到的溫度與熱力學溫度是完全等同的。用氣體溫度計測量溫度時，隻要根據該種氣體的維裡系數進行非理想氣體的改正以及其他某些改正，就能獲得熱力學溫度。氣體溫度計是測量熱力學溫度最重要的一種手段。此外，聲速溫度計、磁溫度計和輻射溫度計等也都可以用來測量熱力學溫度（見溫度測量）。

　　熱力學溫度的單位開爾文現在是國際單位制中七個基本單位之一。熱力學溫度已經成為一個重要的基本物理量，有著明確的定義。因此，在1968年以後的國際計量局的正式文件中，就不再繼續使用“熱力學溫標”這個術語瞭。