溫度測量(已修改)
2024-11-09 15:38 本頁面
【正文】 溫度測量 概述 一、溫度的基本概念和測量方法 溫度是一個(gè)基本物理量。 溫度的宏觀概念是冷熱程度的表示，或者說，互為熱平衡的兩物體，其溫度相等。處于熱平衡狀態(tài)的所有熱力學(xué)系統(tǒng)都具有共同的宏觀性質(zhì)。這一宏觀特性用溫度表示即一切互為熱平衡的系統(tǒng)具有相同的溫度。 溫度的微觀概念是大量分子運(yùn)動(dòng)平均強(qiáng)度的表示。分子運(yùn)動(dòng)愈激烈其溫度表現(xiàn)越高。 自然界中幾乎所有的物理化學(xué)過程都與溫度緊密相關(guān)，因此溫度是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)試驗(yàn)以及日常生活中需要普遍進(jìn)行測量和控制的一個(gè)重要物理量。 由于不同物質(zhì)的不同物理特性與溫度有著不同的關(guān)系，因此即使用同一物質(zhì)的不同特性，或不同物質(zhì)的同一種特性對同一個(gè)溫度進(jìn)行測量，也會(huì)得出不同的量值，這就需要建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)溫度單位，即溫標(biāo)。 二、 溫標(biāo) ? 經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)的基礎(chǔ)是利用物質(zhì)體膨脹與溫度的關(guān)系。認(rèn)為在兩個(gè)易于實(shí)現(xiàn)且穩(wěn)定的溫度點(diǎn)之間所選定的測溫物質(zhì)體積的變化與溫度成線性關(guān)系。把在兩溫度之間體積的總變化分為若干等分，并把引起體積變化一份的溫度定義為 1度。 經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)與測溫介質(zhì)有關(guān) ，有多少種測溫介質(zhì)就有多少個(gè)溫標(biāo)。 ? 按照這個(gè)原則建立的有攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)和列氏溫標(biāo)。 攝氏溫標(biāo)：所用標(biāo)準(zhǔn)儀器是水銀玻璃溫度計(jì)。分度方法是規(guī)定在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下，水的冰點(diǎn)為零度，沸點(diǎn)為 100度，水銀體積膨脹被分為100等份，對應(yīng)每份的溫度定義為 1攝氏度，單位為 “ oC“ 華氏溫標(biāo)：標(biāo)準(zhǔn)儀器是水銀溫度計(jì)，選取氯化銨和冰水混合物的溫度為零度，為 100度。水銀體積膨脹被分為 100份，對應(yīng)每份的溫度為 1華氏度，單位為 “ oF”。按照華氏溫標(biāo)，水的冰點(diǎn)為 32oF，沸點(diǎn)是 212oF。攝氏溫度和華氏溫度的關(guān)系為 熱力學(xué)溫標(biāo)是英國物理學(xué)家開爾文 (Kelvin)于1848年以熱力學(xué)第二定律為基礎(chǔ)所引出的與測溫物質(zhì)無關(guān)的溫標(biāo)。熱力學(xué)溫標(biāo)是以卡諾循環(huán)為基礎(chǔ)。卡諾定律指出，一個(gè)工作于恒溫?zé)嵩磁c恒溫冷源之間的可逆熱機(jī)，其效率只與熱源和冷源的溫度有關(guān)。假設(shè)熱機(jī)從溫度為 T2的熱源獲得的熱量為 Q2，放給溫度為 T1的冷源的熱量為 Q1，則有 1122QTQT?開爾文引出此溫標(biāo)后，于 1854年建議用一個(gè)固定點(diǎn)來確定此溫標(biāo)。人們發(fā)現(xiàn)水的三相點(diǎn)()的穩(wěn)定性能長期維持在 。因此， 1954年第 10屆國際計(jì)量大會(huì)決定采用水的三相點(diǎn)作為熱力學(xué)溫際的基本固定點(diǎn)．此溫標(biāo)的表達(dá)式為： 這種溫標(biāo)的最大特點(diǎn)是與選用的測溫介質(zhì)性質(zhì)無關(guān)，克服了經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)隨測溫介質(zhì)而變的缺陷，故稱它為科學(xué)的溫標(biāo)或絕對熱力學(xué)溫標(biāo)。由此而得的溫度稱為熱力學(xué)溫度。從此所有的溫度測量都以熱力學(xué)溫標(biāo)作為基準(zhǔn)。 2 2 7 3 .1 61QTKQ?(三 )絕對氣體溫標(biāo) 由波義耳定律知，當(dāng)溫度一定時(shí)，一定質(zhì)量氣體的體積 V和壓力 p之間相當(dāng)嚴(yán)格地遵守 pV＝ C的關(guān)系，而 C是只取決于溫度的常數(shù)，故當(dāng)壓力和體積中之一恒定時(shí)，另一個(gè)就是溫度的單值函數(shù)。利用這一原理制造的溫度計(jì)稱為氣體溫度計(jì)，有定容式和定壓式兩種。這樣就把溫度測量轉(zhuǎn)化成對氣體壓力或體積的測量。由查理定律和蓋．呂薩克定律可知 在體積 V＝ 0或壓力 p=0的極限情況下，對應(yīng)的溫度為－。為了使溫標(biāo)具有連續(xù)性，因而把－ 定義為絕對溫度的零度。絕對溫標(biāo)的分度法與攝氏分度法相同，而絕對溫度的單位是 K。絕對溫度 (用 T表示 )與攝氏溫度 (用 t表示 )的關(guān)系為 式中 T0＝ 0T T t??三、測溫方法與測溫儀器的分類 按照所用方法之不同，溫度測量分為接觸式和非接觸式兩大類。 1. 接觸式測溫 接觸式的特點(diǎn)是測溫元件直接
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