PDF《准 确和利于传递,需要建立一个衡量温度的统一标准尺度,...》

? 温度标准到底是如何定出来的, 虽然我们有几个固定的温度点, 但是温度点之外的如何标定 呢? 温标 现代统计力学虽然建立了温度和分子动能之间的函数关系, 但由于目前尚难以直接测量物体 内部的分子动能,因而只能利用一些物质的某些物性(诸如尺寸、密度、硬度、弹性模量、 辐射强度等)随温度变化的规律,通过这些量来对温度进行间接测量.

为了保证温度量值的 准 确和利于传递,需要建立一个衡量温度的统一标准尺度,即温标. 随着温度测量技术的发展,温标也经历了一个逐渐发展,不断修改和完善的渐进过程.从早 期建立的一些经验温标, 发展为后来的理想热力学温标和绝对气体温标. 到现今使用具有较 高精度的国际实用温标,其间经历了几百年时间. 1.经验温标 根据某些物质体积膨胀与温度的关系,用实验方法或经验公式所确定的温标称为经验温标. (1)华氏温标

1714 年德国人法勒海特(Fahrenheit)以水银为测温介质,制成玻璃水银温度计,选取氯化 铵和冰水的混合物的温度为温度计的零度,人体温度为温度计的

100 度,把水银温度计从

0 度到 l00 度按水银的体积膨胀距离分成

100 份,每一份为

1 华氏度,记作 1H .按照华 氏温标,则水的冰点为 32H,沸点为 212H. (2)摄氏温标

1740 年瑞典人摄氏(Celsius)提出在标准大气压下,把水的冰点规定为

0 度,水的沸点规定 为100 度.根据水这两个固定温度点来对玻璃水银温度计进行分度.两点间作

100 等分,每 一份称为

1 摄氏度.记作 1℃. 摄氏温度和华氏温度的关系 T H = 1.8t℃ +

32 式中 T――华氏温度值;

t 2.热力学温标

1848 年由开尔文(Ketvin)提出的以卡诺循环(Carnot cycle)为基础建立的热力学温标,是 一种理想而不能真正实现的理论温标, 它是国际单位制中七个基本物理单位之一. 该温标为 了在分度上和摄氏温标相一致, 把理想气体压力为零时对应的温度――绝对零度 (是在实验 中无法达到的理论温度,而低于

0 K 的温度不可能存在)与水的三相点温度分为 273.16 份,每份为

1 K (Kelvin) .热力学温度的单位为 K . 3.绝对气体温标 从理想气体状态方程入手,来复现热力学温标叫绝对气体温标.由波义耳定律: PV=RT 式中 P――一定质量的气体的压强;

V――该气体的体积;

R――普适常数;

T――热力学温度. 当气体的体积为恒定(定容)时,其压强就是温度的单值函数.这样就有: T2/T1=P2/P1 这种比值关系与开尔文(Ketvin)提出、 确定的热力学温标的比值关系完全类似. 因此若选用 同一固定点(水的三相点)来作参考点,则两种温标在数值上将完全相同. 理想气体仅是一种数学模型,实际上并不存在,故只能用真实气体来制作气体温度计.由于 在用气体温度计测量温度时,要对其读数进行许多修正(诸如真实气体与理想气体之偏差修 正,容器的膨胀系数修正,又需依据许多高精度、高难度的精确测量;

因此直接用气体温度 计来统一国际温标,不仅技术上难度很大、很复杂,而且操作非常繁杂、困难;

因而在各国 科技工作者的不懈努力和推动下,导致产生和建立了协议性的国际实用温标. 国际实用温标和国际温标 经国际协议产生的国际实用温标, 其指导思想是要它尽可能地接近热力学温标, 复现精度要 高,且使用于复现温标的标准温度计,制作较容易,性能稳定,使用方便,从而使各国均能 以很高的准确度复现该温标,保证国际上温度量值的统一. 第一个国际温标是