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  吉爾伽47 2016-12-01 00:00:00

  7月5日 17:53 我來系統(tǒng)闡述一下溫度的概念。檸檬燉排骨實(shí)際上要求是說溫度標(biāo)準(zhǔn)到底是如何定出來的，雖然我們有幾個(gè)固定的溫度點(diǎn)，但是溫度點(diǎn)之外的如何標(biāo)定呢？ 溫標(biāo) 現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)力學(xué)雖然建立了溫度和分子動(dòng)能之間的函數(shù)關(guān)系，但由于目前尚難以直接測(cè)量物體內(nèi)部的分子動(dòng)能，因而只能利用一些物質(zhì)的某些物性(諸如尺寸、密度、硬度、彈性模量、輻射強(qiáng)度等)隨溫度變化的規(guī)律，通過這些量來對(duì)溫度進(jìn)行間接測(cè)量。為了保證溫度量值的準(zhǔn) 確和利于傳遞，需要建立一個(gè)衡量溫度的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)尺度，即溫標(biāo)。 隨著溫度測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，溫標(biāo)也經(jīng)歷了一個(gè)逐漸發(fā)展，不斷修改和完善的漸進(jìn)過程。從早期建立的一些經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)，發(fā)展為后來的理想熱力學(xué)溫標(biāo)和氣體溫標(biāo)。到現(xiàn)今使用具有較高精度的國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)，其間經(jīng)歷了幾百年時(shí)間。 1.經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo) 根據(jù)某些物質(zhì)體積膨脹與溫度的關(guān)系，用實(shí)驗(yàn)方法或經(jīng)驗(yàn)公式所確定的溫標(biāo)稱為經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)。 (1)華氏溫標(biāo) 1714年德國(guó)人法勒海特(Fahrenheit)以水銀為測(cè)溫介質(zhì)，制成玻璃水銀溫度計(jì)，選取氯化銨和冰水的混合物的溫度為溫度計(jì)的零度，人體溫度為溫度計(jì)的100度，把水銀溫度計(jì)從0度到l00度按水銀的體積膨脹距離分成100份，每一份為1華氏度，記作“1℉”。按照華氏溫標(biāo)，則水的冰點(diǎn)為32℉，沸點(diǎn)為212℉。 (2)攝氏溫標(biāo) 1740年瑞典人攝氏(Celsius)提出在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，把水的冰點(diǎn)規(guī)定為0度，水的沸點(diǎn)規(guī)定為100度。根據(jù)水這兩個(gè)固定溫度點(diǎn)來對(duì)玻璃水銀溫度計(jì)進(jìn)行分度。兩點(diǎn)間作100等分，每一份稱為1攝氏度。記作1℃。 攝氏溫度和華氏溫度的關(guān)系 T ℉ = 1.8t℃ + 32 式中 T——華氏溫度值; t 2.熱力學(xué)溫標(biāo) 1848年由開爾文(Ketvin)提出的以卡諾循環(huán)(Carnot cycle)為基礎(chǔ)建立的熱力學(xué)溫標(biāo)，是一種理想而不能真正實(shí)現(xiàn)的理論溫標(biāo)，它是國(guó)際單位制中七個(gè)基本物理單位之一。該溫標(biāo)為了在分度上和攝氏溫標(biāo)相一致，把理想氣體壓力為零時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度——零度（是在實(shí)驗(yàn)中無法達(dá)到的理論溫度，而低于0 K的溫度不可能存在）與水的三相點(diǎn)溫度分為273．16份，每份為1 K (Kelvin) 。熱力學(xué)溫度的單位為“K”。 3. 氣體溫標(biāo) 從理想氣體狀態(tài)方程入手，來復(fù)現(xiàn)熱力學(xué)溫標(biāo)叫氣體溫標(biāo)。由波義耳定律： PV=RT 式中 P——一定質(zhì)量的氣體的壓強(qiáng)； V——該氣體的體積； R——普適常數(shù)； T——熱力學(xué)溫度。 當(dāng)氣體的體積為恒定(定容)時(shí)，其壓強(qiáng)就是溫度的單值函數(shù)。這樣就有： T2/T1=P2/P1 這種比值關(guān)系與開爾文(Ketvin)提出、確定的熱力學(xué)溫標(biāo)的比值關(guān)系完全類似。因此若選用同一固定點(diǎn)(水的三相點(diǎn))來作參考點(diǎn)，則兩種溫標(biāo)在數(shù)值上將完全相同。 理想氣體僅是一種數(shù)學(xué)模型，實(shí)際上并不存在，故只能用真實(shí)氣體來制作氣體溫度計(jì)。由于在用氣體溫度計(jì)測(cè)量溫度時(shí)，要對(duì)其讀數(shù)進(jìn)行許多修正(諸如真實(shí)氣體與理想氣體之偏差修正，容器的膨脹系數(shù)修正，又需依據(jù)許多高精度、高難度的精確測(cè)量；因此直接用氣體溫度計(jì)來統(tǒng)一國(guó)際溫標(biāo)，不僅技術(shù)上難度很大、很復(fù)雜，而且操作非常繁雜、困難；因而在各國(guó)科技工作者的不懈努力和推動(dòng)下，導(dǎo)致產(chǎn)生和建立了協(xié)議性的國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)。 國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)和國(guó)際溫標(biāo) 經(jīng)國(guó)際協(xié)議產(chǎn)生的國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)，其指導(dǎo)思想是要它盡可能地接近熱力學(xué)溫標(biāo)，復(fù)現(xiàn)精度要高，且使用于復(fù)現(xiàn)溫標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)，制作較容易，性能穩(wěn)定，使用方便，從而使各國(guó)均能以很高的準(zhǔn)確度復(fù)現(xiàn)該溫標(biāo)，保證國(guó)際上溫度量值的統(tǒng)一。 diyi個(gè)國(guó)際溫標(biāo)是1927年第七屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)決定采用的國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)。此后在1948、1960、1968年經(jīng)多次修訂，形成了近20多年各國(guó)普遍采用的國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)稱為(IPTS一68)。 1989年7月第77屆國(guó)際計(jì)量委員會(huì)批準(zhǔn)建立了新的國(guó)際溫標(biāo)，簡(jiǎn)稱ITS一90。為和IPTS一68溫標(biāo)相區(qū)別，用表示ITS一90溫標(biāo)。ITS一90基本內(nèi)容為： （1） 重申國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)單位仍為K，1 K等于水的三相點(diǎn)時(shí)溫度值的 1/273.16； （2） 把水的三相點(diǎn)時(shí)溫度值定義為0.01℃（攝氏度）， 同時(shí)相應(yīng)把零度修訂為-273.15℃；這樣國(guó)際攝氏溫度（℃）和國(guó)際實(shí)用溫度（K）在實(shí)際應(yīng)用中，為書寫方便，通常直接用分別代表和； （3） 規(guī)定把整個(gè)溫標(biāo)分成4個(gè)溫區(qū)，其相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)儀器如下； ①0.65—5.0K，用3He和4He蒸汽溫度計(jì)； ②3.0—24.5561K，用3He和4He定容氣體溫度計(jì)； ③13.803K—961.78℃，用鉑電阻溫度計(jì)； ④961.78℃以上，用光學(xué)或光電高溫計(jì)； (4） 新確認(rèn)和規(guī)定17個(gè)固定點(diǎn)溫度值以及借助依據(jù)這些固定點(diǎn)和規(guī)定的內(nèi)插公式分度的標(biāo)準(zhǔn)儀器來實(shí)現(xiàn)整個(gè)熱力學(xué)溫標(biāo)。 標(biāo)定 對(duì)溫度計(jì)的標(biāo)定，有標(biāo)準(zhǔn)值法和標(biāo)準(zhǔn)表法兩種方法。標(biāo)準(zhǔn)值法就是用適當(dāng)?shù)姆椒ń⑵鹨幌盗袊?guó)際溫標(biāo)定義的固定溫度點(diǎn)(恒溫)作標(biāo)準(zhǔn)值，把被標(biāo)定溫度計(jì)(或傳感器)依次置于這些標(biāo)準(zhǔn)溫度值之下，記錄下溫度計(jì)的相應(yīng)示值(或傳感器的輸出)，并根據(jù)國(guó)際溫標(biāo)規(guī)定的內(nèi)插公式對(duì)溫度計(jì)(傳感器)的分度進(jìn)行對(duì)比記錄，從而完成對(duì)溫度計(jì)的標(biāo)定；被定后的溫度計(jì)可作為標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)來測(cè)溫度。 更為一般和常用的另一種標(biāo)定方法是把被標(biāo)定溫度計(jì)(傳感器)與已被標(biāo)定好的更高一級(jí)精度的溫度計(jì)(傳感器)，緊靠在一起，共同置于可調(diào)節(jié)的恒溫槽中，分別把槽溫調(diào)節(jié)到所選擇的若干溫度點(diǎn)，比較和記錄兩者的讀數(shù)，獲得一系列對(duì)應(yīng)差值，經(jīng)多次升溫，降溫、重復(fù)測(cè)試，若這些差值穩(wěn)定，則把記錄下的這些差值作為被標(biāo)定溫度計(jì)的修正量，就成了對(duì)被標(biāo)定溫度計(jì)的標(biāo)定。 世界各國(guó)根據(jù)國(guó)際溫標(biāo)規(guī)定建立自己國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)，并定期和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)比，以保證其精度和可靠性。我國(guó)的國(guó)家溫度標(biāo)準(zhǔn)保存在ZG計(jì)量科學(xué)院。各省(直轄市、自治區(qū))市縣計(jì)量部門的溫度標(biāo)準(zhǔn)定期進(jìn)行下級(jí)與上一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比(修正)、標(biāo)定，據(jù)此進(jìn)行溫度標(biāo)準(zhǔn)的傳遞，從而保證溫度標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確與統(tǒng)一。 補(bǔ)充一下：17個(gè)國(guó)際統(tǒng)一固定點(diǎn)溫度值： 氦蒸氣壓點(diǎn) 3－5K 平衡氫三相點(diǎn)13.8033K 平衡氫（或氦）蒸氣壓點(diǎn) ～17K 平衡氫（或氦）蒸氣壓點(diǎn)～20.3K 氖三相點(diǎn)24.5561K 氧三相點(diǎn)54.3584K 汞三相點(diǎn)234.3156K 水三相點(diǎn)273。16K 鎵熔點(diǎn) 302.9146K 銦凝固點(diǎn)429.7485k 錫凝固點(diǎn)505.078k 鋅凝固點(diǎn)692.677K 鋁凝固點(diǎn) 933.473k 銀凝固點(diǎn)1234.93k 金凝固點(diǎn)1337.33k 銅凝固點(diǎn)1357。77K 該回答在7月7日 21:58由回答者修改過

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