Nhiệt động lực học căn bản - Phần 7

1.8 Nhiệt độ

Nhiệt độ thật ra là một số đo của hoạt tính phân tử. Tuy nhiên, trong nhiệt động lực học cổ điển, các đại lượng chỉ được định nghĩa theo những quan sát vĩ mô, và một định nghĩa của nhiệt độ sử dụng các phép đo phân tử là không có ích. Vì thế, chúng ta phải tiếp tục mà không cần định nghĩa nhiệt độ thật sự. Thay vậy, cái chúng ta sẽ làm là trình bày về sự cân bằng nhiệt độ.

SỰ CÂN BẰNG NHIỆT ĐỘ

Đặt hai vật tiếp xúc với nhau nhưng tách biệt với môi trường của chúng. Nếu một vật nóng hơn vật kia, thì vật nóng sẽ trở nên lạnh hơn, và vật lạnh sẽ trở nên nóng hơn; cả hai vật sẽ chịu sự thay đổi cho đến khi các tính chất (ví dụ áp suất) của hai vật ngừng thay đổi. Khi xảy ra như vậy, người ta nói có một trạng thái cân bằng nhiệt được thiết lập giữa hai vật. Vì thế, chúng ta phát biểu rằng hai hệ có nhiệt độ bằng nhau nếu không có sự biến thiên nào xảy ra ở bất kì tính chất nào của chúng khi hai hệ được mang tiếp xúc với nhau. Nói cách khác, nếu hai hệ ở trạng thái cân bằng nhiệt, thì nhiệt độ của chúng được cho là bằng nhau.

Một quan sát hiển nhiên hơn được xem là định luật thứ không của nhiệt động lực học: nếu hai hệ cân bằng nhiệt độ với một hệ thứ ba, thì chúng có nhiệt độ bằng nhau.

THANG NHIỆT ĐỘ TƯƠNG ĐỐI

Để lập một thang đo nhiệt độ, ta chọn số khoảng chia nhỏ, gọi là độ, giữa điểm băng và điểm hơi. Điểm băng tồn tại khi băng và nước ở trạng thái cân bằng tại áp suất 101 kPa; điểm hơi tồn tại khi nước lỏng và hơi của nó ở trạng thái cân bằng tại áp suất 101 kPa. Trên thang đo Fahrenheit có 180^o giữa hai điểm này; trên thang đo Celsius thì có 100^o. Trên thang đo Fahrenheit, điểm băng được gán cho giá trị 32 và trên thang đo Celsius nó được gán giá trị 0. Những mốc chọn này cho phép chúng ta viết

THANG NHIỆT ĐỘ TUYỆT ĐỐI

Định luật thứ hai của nhiệt động lực học sẽ cho phép chúng ta định nghĩa một thang đo nhiệt độ tuyệt đối; tuy nhiên, vì ở đây chúng ta chưa biết định luật thứ hai và chúng ta phải dùng ngay nhiệt độ tuyệt đối, nên một thang đo nhiệt độ tuyệt đối theo lối kinh nghiệm sẽ được trình bày. Mối liên hệ giữa nhiệt độ tuyệt đối và nhiệt độ tương đối là

Giá trị 273 được sử dụng khi không cần sự chính xác, đó là trong đa số trường hợp kĩ thuật. Nhiệt độ tuyệt đối được đo theo kelvin (K). Lưu ý: Ta không sử dụng kí hiệu độ khi viết kelvin; ví dụ T₁ = 400 K.

Nhiệt động lực học căn bản
Merle C Potter
Bản dịch của Thuvienvatly.com

Phần tiếp theo >>