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動平均強度的表示。分子運動愈激烈其溫度表現(xiàn)越高。 自然界中幾乎所有的物理化學過程都與溫度緊密相關，因此溫度是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學試驗以及日常生活中需要普遍進行測量和控制的一個重要物理量。 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溫度進行測量，也會得出不同的量值，這就需要建立統(tǒng)一的標準溫度單位，即溫標。 二、 溫標 ? 經(jīng)驗溫標的基礎是利用物質(zhì)體膨脹與溫度的關系。認為在兩個易于實現(xiàn)且穩(wěn)定的溫度點之間所選定的測溫物質(zhì)體積的變化與溫度成線性關系。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)驗溫標與測溫介質(zhì)有關 ，有多少種測溫介質(zhì)就有多少個溫標。 ? 按照這個原則建立的有攝氏溫標、華氏溫標和列氏溫標。 攝氏溫標：所用標準儀器是水銀玻璃溫度計。分度方法是規(guī)定在標準大氣壓力下，水的冰點為零度，沸點為 100度，水銀體積膨脹被分為100等份，對應每份的溫度定義為 1攝氏度，單位為 “ oC“ 華氏溫標：標準儀器是水銀溫度計，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，對應每份的溫度為 1華氏度，單位為 “ oF”。按照華氏溫標，水的冰點為 32oF，沸點是 212oF。攝氏溫度和華氏溫度的關系為 熱力學溫標是英國物理學家開爾文 (Kelvin)于1848年以熱力學第二定律為基礎所引出的與測溫物質(zhì)無關的溫標。熱力學溫標是以卡諾循環(huán)為基礎?？ㄖZ定律指出，一個工作于恒溫熱源與恒溫冷源之間的可逆熱機，其效率只與熱源和冷源的溫度有關。假設熱機從溫度為 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?開爾文引出此溫標后，于 1854年建議用一個固定點來確定此溫標。人們發(fā)現(xiàn)水的三相點()的穩(wěn)定性能長期維持在 。因此， 1954年第 10屆國際計量大會決定采用水的三相點作為熱力學溫際的基本固定點．此溫標的表達式為： 這種溫標的最大特點是與選用的測溫介質(zhì)性質(zhì)無關，克服了經(jīng)驗溫標隨測溫介質(zhì)而變的缺陷，故稱它為科學的溫標或絕對熱力學溫標。由此而得的溫度稱為熱力學溫度。從此所有的溫度測量都以熱力學溫標作為基準。 2 2 7 3 .1 61QTKQ?(三 )絕對氣體溫標 由波義耳定律知，當溫度一定時，一定質(zhì)量氣體的體積 V和壓力 p之間相當嚴格地遵守 pV＝ C的關系，而 C是只取決于溫度的常數(shù)，故當壓力和體積中之一恒定時，另一個就是溫度的單值函數(shù)。利用這一原理制造的溫度計稱為氣體溫度計，有定容式和定壓式兩種。這樣就把溫度測量轉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，對應的溫度為－。為了使溫標具有連續(xù)性，因而把－ 定義為絕對溫度的零度。絕對溫標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 接觸式的特點是測溫元件直接
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