Термодинамическая шкала температур
При использовании различных термодинамических тел шкала получается неравномерной из-за особенностей теплового расширения этих веществ.
Второй закон термодинамики позволяет построить шкалу температур, не зависящую от свойств термометрического тела (предложена Кельвином)
В цикле Карно термический к.п.д. не зависит от свойств рабочего тела, а является функцией температур горячего и холодного источника.
Термический к.п.д.
,
откуда
Таким образом, отношение температур рабочего тела может быть определено отношением теплоты. Отсюда следует, что если циклы Карно (рис.) образованы с помощью эквидистантных изотерм, то в этих циклах в работу превращается одинаковое кол-во теплоты.
Пусть изотермы температур T0 и Tk соответствуют температурам таяния льда (0 °С) и кипение воды (100 °С).
В цикле Карно 1234 в работу превращается теплота q равная площади фигуры 1234. Если разбить эту площадь сеткой равностоящих изотерм на 100 равных частей, в каждом из полученных циклов Карно в работу будет превращаться кол-во теплоты 0,01q. Температурный интервал между изотермами составит 1 °С.
Аналогично можно построить шкалу, лежащую ниже изотермы с температурой T0 (0 °С).
За нижнюю точку термодинамической шкалы принята температура, при которой термический к.п.д. цикла Карно =1. Согласно
при
T2=0.
Более низкой температуры существовать
не может, поскольку в этом случае
,
что противоречит второму закону
термодинамики.
Следовательно T=0 (-273.15) – это наименьшая возможная температура и она может быть принята за начальную постоянную естественную точку температурной шкалы. Таким образом, абсолютная температура не может иметь отрицательных значений.
Термодинамическая шкала температур получена для идеального газа.