Молекулярная физика. Курс физики, часть 1. Морозов В.Г - 38 стр.

Âñïîìèíàÿ òåïåðü ôîðìóëó (2.20) äëÿ ÊÏÄ ëþáîãî öèêëà è ó÷èòûâàÿ, ÷òî â äàííîì
ñëó÷àå Qíàãð = Q1 è Qõîë = Q2 , ïîëó÷àåì ñ ïîìîùüþ ñîîòíîøåíèÿ (4.3)

                                                  T2
                                η   Êàðíî
                                            =1−      .                     (4.4)
                                                  T1

Òàêèì îáðàçîì, êîýôôèöèåíò ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ òåïëîâîãî äâèãàòåëÿ, ðà-
áîòàþùåãî ïî öèêëó Êàðíî, çàâèñèò òîëüêî îò îòíîøåíèÿ òåìïåðàòóð
õîëîäèëüíèêà è íàãðåâàòåëÿ è íå çàâèñèò îò óñòðîéñòâà äâèãàòåëÿ è âû-
áîðà ðàáî÷åãî òåëà. Ýòî óòâåðæäåíèå ïîëó÷èëî íàçâàíèå òåîðåìû Êàðíî.

4.5.   Òåðìîäèíàìè÷åñêîå îïðåäåëåíèå òåìïåðàòóðû

Èç òåîðåìû Êàðíî ìîæíî âûâåñòè íåñêîëüêî ñëåäñòâèé, êîòîðûå èãðàþò ôóíäà-
ìåíòàëüíóþ ðîëü âî âñåé òåðìîäèíàìèêå. Âîò îäíî èç íèõ. Âû÷èñëÿÿ ÊÏÄ öèêëà
Êàðíî, ìû ïîïóòíî âûâåëè ñîîòíîøåíèå (4.3). Èñïîëüçóÿ åãî, ìîæíî äàòü ÷èñòî
òåðìîäèíàìè÷åñêîå îïðåäåëåíèå òåìïåðàòóðû, êîòîðîå ñîâåðøåííî íå ñâÿçàíî ñ
ïîíÿòèåì òåðìîìåòðà.     Âïåðâûå íà ýòî ñëåäñòâèå èç òåîðåìû Êàðíî îáðàòèë âíè-
ìàíèå Ó. Òîìñîí (ëîðä Êåëüâèí) â 1848 ãîäó, ïîýòîìó òåðìîäèíàìè÷åñêàÿ øêàëà
òåìïåðàòóð íàçûâàåòñÿ òàêæå øêàëîé Êåëüâèíà.
     Âûáåðåì êàêîå-íèáóäü ðàâíîâåñíîå òåëî è ïðèïèøåì åìó òåìïåðàòóðó, ðàâíóþ
1o . Òîãäà òåìïåðàòóðó T ëþáîãî äðóãîãî òåëà ìîæíî îïðåäåëèòü, èçìåðèâ êîëè÷å-
ñòâà òåïëîòû Q1 è Q2 â òåïëîâîì äâèãàòåëå, ðàáîòàþùåì ïî öèêëó Êàðíî ìåæäó
òåìïåðàòóðîé òåëà è òåìïåðàòóðîé â îäèí ãðàäóñ. Äåéñòâèòåëüíî, äëÿ òàêîãî äâè-
ãàòåëÿ
                                        Q
                                   T = 1 1o .                              (4.5)
                                        Q2
Íàïðèìåð, åñëè çà îäèí öèêë Êàðíî ðàáî÷åå òåëî ïîëó÷àåò îò íàãðåâàòåëÿ â äåñÿòü
ðàç áîëüøå òåïëà, ÷åì îòäàåò õîëîäèëüíèêó ïðè 1o , òî òåìïåðàòóðà íàãðåâàòåëÿ
ðàâíà 10o . Øêàëà òåìïåðàòóð, ïîñòðîåííàÿ íà îñíîâå òåîðåìû Êàðíî, íàçûâàåòñÿ
àáñîëþòíîé øêàëîé òåìïåðàòóð. Èç ñîîòíîøåíèÿ (4.3) ñëåäóåò, ÷òî àáñîëþòíàÿ
òåìïåðàòóðà ñîâïàäàåò ñ òåìïåðàòóðîé ïî ãàçîâîé øêàëå, òàê êàê ïðè âûâîäå ýòîãî
ñîîòíîøåíèÿ áûëî èñïîëüçîâàíî óðàâíåíèå ñîñòîÿíèÿ èäåàëüíîãî ãàçà.
   Ïîñòðîåíèå àáñîëþòíîé øêàëû òåìïåðàòóð  î÷åíü âàæíîå äîñòèæåíèå òåðìî-
äèíàìèêè, òàê êàê ïðè èñïîëüçîâàíèè ýìïèðè÷åñêîé øêàëû â ðàçëè÷íûõ îáëàñòÿõ
òåìïåðàòóð ïðèõîäèòñÿ èñïîëüçîâàòü ðàçëè÷íûå òåðìîìåòðû.  ÷àñòíîñòè, ãàçîâàÿ
øêàëà ïðèãîäíà òîëüêî â òîì èíòåðâàëå òåìïåðàòóð, ãäå õîðîøî ðàáîòàåò óðàâíåíèå
Êëàïåéðîíà-Ìåíäåëååâà. Åñëè îïèðàòüñÿ íà ýìïèðè÷åñêîå îïðåäåëåíèå òåìïåðàòó-
ðû, íåò íèêàêîé ãàðàíòèè òîãî, ÷òî ðàçëè÷íûå òåðìîìåòðû â ðàçëè÷íûõ èíòåðâàëàõ
òåìïåðàòóð èçìåðÿþò îäèí è òîò æå ïàðàìåòð ñîñòîÿíèÿ. Ìîæíî ñêàçàòü, ÷òî òåî-
ðåìà Êàðíî ïîçâîëèëà ïðèäàòü òåìïåðàòóðå îáúåêòèâíûé ôèçè÷åñêèé ñìûñë.




                                            37