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tigou

木虫 (正式写手)

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[交流] 绝对温度的定义貌似有缺陷已有7人参与

开尔文的绝对温度是依据卡诺循环定义的，卡诺循环使用的中介物质是理想气体，可逆机效率与热源温度的关系是根据理想气体状态方程推导出来的。这意味着，如果理想气体方程不成立了，则可逆机效率与热源温度的关系也不成立。在量子统计理论中，理想气体方程在绝对零度附近已经失效，其使用的温度概念却没有重新定义，这有点说不通吧。

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1楼 2015-03-13 17:16:33

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metaliium

银虫 (正式写手)

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引用回帖:

7楼: Originally posted by tigou at 2015-03-14 10:00:10
谢谢，在此对其他回复的网友一并表示感谢。假如科学是鼓励打破砂锅问到底的，我就多问几个相关的问题，不对的地方请指正，有疑惑的地方请指教。

如果采用dE/dS=1/T的定义，就意味着要先定义熵，后定义温度。但是 ...

什么是本质的定义取决于对物理本质如何理解，并没有先后之分。容易观测的物理量有可能更浮于表面，往往物理本质是那些不太容易探测到的。不过这个永远可以讨论。

回到不那么空洞的问题上。你所提到的两种对温度的定义方法，当然是可以采用的，也是事实上人们在用的。事实上用黑体辐射定义温度就是统计力学正则系综的定义方法，两者没有任何区别。气体分子的平均动能更为宏观一些，也是二十世纪以前产生、现在用于本科低年级入门的定义方法，离物理本质更远一点，但仍然是统计力学范畴内的定义方法。但这种定义只在大数下成立，而且动能并不只是体现温度的唯一载体，所以这种定义方法严格来说只在理想气体里成立，不是普适的定义方法。

对于你最后的问题，能不能用与某种能量成正比的方式定义温度。答案我想是不能。以上你举的两个例子，首先黑体辐射是最大强度的能量和温度存在正比关系，而不是平均能量；其次理想气体分子平均动能在统计力学作用下恰好和温度成正比，但数学上推广不到所有情况，显然统计力学中<E>~T不是一个普适的规律。

温度定义真正遇到挑战的还是在小数量和非平衡态的问题下。这个时候并不是说统计力学对温度的理解一定会有什么问题，而是如何从测量中体现温度变的困难，因而需要根据各种物理关系定义各种有效温度，而且互相之间可能并不等价。而在通常的大数平衡态的问题中，不同的定义方法，比方说你举的两种，互相是等效的（在适用范围内），