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[!--downpath--]在这篇文章中,老郭和他的伙伴们将解释热平衡和湿度之间的关系。 一个孤立的系统或与周围固定环境接触的系统在很长一段时间内都会达到时不变状态。 例如,一杯开水放在椅子上,周围的环境就是大气。 如果大气温度不变,经过一段时间后,沸水的温度会下降到大气温度不变,达到热平衡状态。 热平衡是两个均质系统之间热交换的平衡。 如果在两个同质系统之间放置一个特殊的屏障,将它们隔离,阻止它们进行热交换,使热平衡无法达到,这种屏障称为隔热墙,非隔热墙称为隔热墙- 传输墙。 没有绝缘壁的物体之间的相互接触称为热接触。
宋体辐射实验
根据实验事实,提出一个假设:系统的状态必须接近并达到热平衡状态,称为“热力学第零定理”,又称热平衡定理。 该定理也可以表述为:如果两个系统构成热平衡状态,则这两个系统必须具有相等的状态函数。
接下来,让我们建立体温的概念。 我们用另一种形式表达热力学第零定理:如果A和B达到热平衡,B和C也达到热平衡,那么A和C也一定处于热平衡。 这种说法可以看作是实证结果的基本假设,其正确性早已被实验所验证。
1662年,波义耳发现在等温条件下,二氧化碳的浮力p与体积V的乘积为常数,即波义耳定理,即pV=常数
盖伊和盖伊通过实验发现:在等压条件下,二氧化碳的体积V与空气温度成反比,这就是盖伊吕萨克定理,即V/T=常数,所以我们可以有,当二氧化碳的体积一定时 正常情况下,二氧化碳的浮力p与温度T成反比——查理定理,即p/T=常数。
上式中大气压强与体积的关系,T为绝对湿度或热力学体温。 我们用t表示摄氏体温,则T=t+273.15。
我们结合 Gay- 定理和 定理使 PV/T = 常数。
我们称这个公式为理想二氧化碳的状态多项式。 在我们的实际应用中,这个方程只适用于粘性二氧化碳的情况,因为二氧化碳只有两个自变量,所以对于实际二氧化碳的状态我们可以写成f(p,V,T)=0。 理想二氧化碳的状态多项式是它的特例。
接下来,我们根据热力学第零定理来定义体温。 有A、B、C,若A(pA,VA)和B(pB,VB)处于热平衡状态,则可表示为fAB(pA,VA;pB,VB)=0或pB=f'AB( pA, VA, VB)
如果B和C也处于热平衡状态,类似地fBC(pB,VB,VC)=0或pB=f'BC(pC,VB,VC)
由于 A 和 C 也必须处于热平衡,我们可以得到 f'AB(pA,VA,VB)=f'BC(pC,VB,VC)
根据热力学第零定理f(pA,VA;pC,VC)=0,通过比较前面两个多项式,我们可以看到
f''AB(pA,Va)=f''BC(pC,VC)
也就是说存在一个状态的函数,与B的变量无关,即温度TA=TC
这就是我们从热力学第零定理给出的体温概念。 从前面的公式我们也可以看出,借助热力学第零定理也可以检测室温。 如果B用作温度计,它首先与A接触达到热平衡,然后与C接触。B的参数不变,也与C达到热平衡,这意味着A、C水温相等。 其实要检测体温,我还需要湿度的数值表示,也就是说我们还需要定义温标,这个我们会在以后的文章中继续细说。
文末,老郭特别感谢您的细心阅读。 即使是现在,也不容易读懂这些东西。 如果你有什么急事,可以点击下方关注大气压强与体积的关系,点赞、留言、转发、收藏,你可以选择抱怨或骂人,不管怎样,你都为科学事业做出了贡献。 哇! ! !
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