科学史-物理学编年史-71开尔文提出热力学温标

时间：公元1848年。

开尔文（L. Kelvin），英国物理学家、发明家。1824年6月26日生于爱尔兰的贝尔法斯特。1845年毕业于剑桥大学。毕业后他赴巴黎跟随物理学家和化学家V. 勒尼奥从事实验工作一年，1846年受聘为格拉斯哥大学自然哲学（物理学当时的别名）教授，任职达53年之久。由于装设第一条大西洋海底电缆有功，英政府于1866年封他为爵士，并于1892年晋升为开尔文勋爵，开尔文这个名字就是从此开始的。1890～1895年任英国皇家学会会长。1904年任格拉斯哥大学校长，直到1907年12月17日在苏格兰的内瑟霍尔逝世为止。开尔文是热力学的主要奠基人之一，他根据盖-吕萨克、卡诺和克拉珀龙的理论于1848年创立了热力学温标。1851年他提出热力学第二定律："不可能从单一热源吸热使之完全变为有用功而不产生其他影响。"1852年他与焦耳合作发现了焦耳－汤姆孙效应。开尔文研究范围广泛，在热学、电磁学、流体力学、光学、地球物理、数学、工程应用等方面都做出了贡献。他一生发表论文多达600余篇，取得70种发明专利，他在当时科学界享有极高的名望。为了纪念他在科学上的功绩，国际计量大会把热力学温标(即绝对温标)称为开尔文(开氏)温标，热力学温度以开尔文为单位，是现在国际单位制中七个基本单位之一。

人们通过自己的感觉器官与外界物体接触，形成了冷与热的概念。从定性的或宏观的意义上说，温度就是物体的冷热程度。但是单凭人的主观直觉，对温度只能作出粗略估计，有时还会因错觉而使估计有误。因此，需要客观地、准确地测量与人类生存和发展关系密切的各种物体的温度。

为了定量地描述温度，必须建立温度的量值表示方法——温标。历史上曾出现过多种不同的温标。大家熟悉的百分摄氏温标(单位符号℃)，是瑞典人摄尔休氏(A.Celsius)于1742年建立的。

另一种常用的华氏温标(单位符号为°F)，是德国人D.Fahrenheit早在1714年提出的。在他制造的水银温度计中，标准大气压下冰点为32度、沸点为212度，其间等分内插180格，每格定为1华氏度。这种温标一直在欧美工程界广泛使用。

摄氏温标和华氏温标都是经验温标，它们所定义的固定点的温度值及内插公式是人为的，其缺陷是示值与所选的工作介质(水银、甲苯、酒精等)有关。1848年英国人开尔文(W.T.Kelvin)在卡诺循环基础上，提出了与工作介质无关的热力学温标或开尔文温标，理论上可以证明它与气体温标是等同的。这种温标的原点(零点)是绝对零度，在此温度下任何物质系统的能量将变为最小或处于基态，而分子的热运动则完全停止或被“冻结”。绝对零度虽能无限接近，但却不能达到，正如速度能无限接近却达不到光速一样。另一个固定点是1954年第10届国际计量大会(CGPM)规定的水三相点，它的准确温度值为273.16开氏度。1960年第11届CGPM决定以开氏度作为热力学温度的SI基本单位(符号为°K)。1968年第13届CGPM决定：热力学温度(T)单位的名称为开尔文(符号为K)，它等于水三相点热力学温度的1/273.16。这就是说以绝对零度为原点，以水三相点为基本固定点，其间等分内插273.16格，每格即为1K。

温度是热力学中最基本和最重要的物理量，没有温度概念就没有热力学。温度的定量表示需要引入温标，在热力学温标（即开氏温标）出现之前，人才采用的是经验温标，例如摄氏温标，这一类温标不具有普遍意义，例如规定了水银柱高度与温度呈线性关系，采用其他测温物质会发现测温属性与温度不呈线性关系，这显然不很合理。而热力学温标与测温物质的种类和具体属性无关，从而被认为是一种最理想的温度标准。自从热力学温标被国际计量大会认定为温度定量表示的唯一标准后，此前采用的各种经验温标即告作废。不过为照顾习惯，摄氏温度和华氏温度仍被保留，它们现在都是采用热力学温标定义的，是热力学温度的导出物理量。

建立热力学温标是为了统一标准，促进领域长远发展。 简而言之，温标是为了保证温度量值的统一和准确而建立的一个用来衡量温度的 标准尺度，它的作用不仅仅是统一各方的测量标准，更重要的是在这个标准之下， 行业才能有效沟通，长远发展。

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