Chương 7: THANG NHIỆT ĐỘ Các tính chất vật lý của vật liệu phụ thuộc vào nhiệt độ của chúng. Từ sự thay đổi nhiệt của một đặc trưng vật lý của vật liệu cho trước người ta luôn luôn có thể xác đònh một thang nhiệt độ cho phép đo nhiệt độ và đặc biệt là nhận biết sự cân bằng của hai nhiệt độ. Tuy vậy, thang nhiệt độ như thế là hoàn toàn tuỳ tiện bởi vì nó liên quan đến một tính chất đặc biệt của một vật thể đặc biệt: nó không cho phép gán cho một giá trò nhiệt độ một ý nghóa vật lý riêng. Chỉ có xuất phát từ các đònh luật nhiệt động học mới có thể xác đònh thang nhiệt độ có đặc trưng tổng quát cho mọi trường hợp. Các thang nhiệt độ tuyệt đối được xác đònh tương tự như nhau và dựa trên tính chất của khí lý tưởng. Đònh luật Carnot nêu rõ: hiệu suất của một động cơ nhiệt thuận nghòch hoạt động giữa hai nguồn (với nhiệt độ 1 và 2 tương ứng), trong một thang đo bất kỳ, chỉ phụ thuộc vào 1 và 2 : = F( 1 )/F( 2 ). Dạng của hàm F phụ thuộc vào thang đo nhiệt độ. Ngược lại, việc lựa chọn hàm F sẽ quyết đònh thang đo nhiệt đo. Đặt F() = T chúng ta sẽ xác đònh T như là nhiệt độ động học tuyệt đối và hiệu suất của động cơ nhiệt thuận nghòch được viết như sau: = 1- T 1 / T 2 (5-1) Trong đó T 1 và T 2 là nhiệt độ nhiệt động học của hai nguồn. Như đã biết, chất khí lý tưởng được xác đònh bởi: - Nội năng U chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của chất khí. - Phương trình đặc trưng liên hệ giữa áp suất p, thể tích v và nhiệt độ : p.v = G( ) (5-2) Có thể chứng minh được rằng G( ) = R.T Trong đó R là hằng số của chất khí lý tưởng. Giá trò R của một phân tử gam của chất khí chỉ phụ thuộc vào đơn vò đo nhiệt độ. Để có thể gán một giá trò số cho T, cần phải xác đònh đơn vò cho nhiệt độ. Muốn vậy chỉ gán một giá trò số cho nhiệt độ tương ứng với một hiện tượng nào đó với điều kiện là hiện tượng này hoàn toàn xác đònh và có tính lặp lại. Thang nhiệt độ nhiệt động học tuyệt đối: Thang Kelvin: đơn vò là K. Trong thang Kelvin này người ta gán cho nhiệt độ của điểm cân bằng của ba trạng thái nước- nước đá-hơi một giá trò số bằng 273,15K. Từ thang nhiệt độ nhiệt động học tuyệt đối (thang Kelvin) người ta đã xác đònh các thang mới là thang Celsius và thang Fahrenheit (bằng cách dòch chuyển các giá trò nhiệt độ). Thang Celsius: Trong thang đo này đơn vò nhiệt độ là o C, một độ Celsius bằng một độ Kelvin .Quan hệ giữa nhiệt độ Celsius và nhiệt độ Kelvin được xác đònh bởi biểu thức : T(0C) = T(K) – 273,15 (5-3) Thang Fahrenheit: Đơn vò nhiệt độ là Fahrenheit (0F) T(0C) = {T(0F) – 32}5/ 9 (5-4) T(0F) = 9/5 T(0C) + 32 (5-5) Trong bảng 5.1 ghi các giá trò tương ứng của một số nhiệt độ quan trọng ở các thang đo khác nhau: Bảng 5.1 Nhiệt Độ Kelvin(K) Celsius(C) Fahrenheit(F) Điểm 0 tuyệt đối 0 -273.15 -459.67 Hỗn hợp nước- nước đá 273.15 0 32 Cân bằng nước-nước đá- hới 273.16 0.01 32.018 Nước sôi 372.15 100 212 . đối 0 - 273 .15 -459. 67 Hỗn hợp nước- nước đá 273 .15 0 32 Cân bằng nước-nước đá- hới 273 .16 0.01 32.018 Nước sôi 372 .15 100 212