Определение температуры идеального газа

Причина существования тройной точки в том, что температуру нелегко определить как абсолютную вещь. Мы смогли это сделать только благодаря нашему знанию температуры абсолютного нуля. 0-й закон термодинамики подразумевает существование эмпирической температуры, но чаще ее будет легче определить относительно температур других систем.

0-й закон гласит, что если две системы находятся в равновесии с другой, то они имеют одинаковую температуру. Для идеального газа полезно определить эталонную температуру, до которой измеряются все остальные. Тройная точка оказывается очень хорошей, потому что это сингулярная температура при любом заданном давлении и объеме, тогда как все другие фазовые переходы в воде имеют ряд различных комбинаций P/V. Например, уравнение состояния идеального газа показывает, что при любой заданной температуре существует кривая P/V, которая является изотермой .

Мы должны использовать точку отсчета, чтобы определить практически применимую температурную шкалу. Поскольку тройная точка воды является известной величиной в абсолютной шкале температур, мы используем ее, чтобы зафиксировать практическую шкалу температур.

РЕДАКТИРОВАТЬ: https://ocw.mit.edu/courses/physics/8-333-statistical-mechanics-i-statistical-mechanics-of-particles-fall-2013/lecture-notes/MIT8_333F13_Lec1.pdf страницы 2-3 дают хорошее объяснение мыслительного процесса для этого определения.

Лимит$V \to +\infty$исходит из того факта, что для данного количества молей/частиц газа эффекты взаимодействия уменьшаются по мере увеличения объема, потому что вероятность того, что молекулы столкнутся друг с другом, снижается. Это значит, что$\lim_{V \to \infty} (PV)$можно вывести из$PV$эквивалентного идеального газа. Но для идеального газа$PV \propto T$. Итак, все вместе,$\lim_{V \to \infty} (PV)_{\mathrm{system}} \propto T_{\mathrm{system}}$.

Другие термины просто соответствуют определению температуры в Кельвинах. По (историческому) соглашению мы решили, что так называемая тройная точка воды (соответствующая уникальным значениям$P$и$T$такое, что все три фазы воды одновременно находятся в равновесии)$T = 273.16\,\mathrm{K}$(давление здесь не при чем). Таким образом, по соглашению/определению , если система находится при той же температуре, что и тройная точка воды, ее температура равна$T_{\mathrm{system}} = 273.16\,\mathrm{K}$. Вы действительно можете проверить в своей формуле, что, поскольку числитель и знаменатель сокращаются, когда система находится в тройной точке воды, формула дает$T = 273.16\,\mathrm{K}$.