热工测试技术-温度测量.pdf

第二章 温度测量 第一节 温度测量概述 一、温度与温标 （一）温度  温度是表征物体冷热程度的物理量  温度是描述系统不同自由度能量分布状况的物 理量  温度是描述热平衡系统冷热程度的物理量  温度的宏观概念是建立在热平衡基础上的。 任意两个冷热程度不同的物体相互接触， 它们之间必然会发生热交换现象，热量要 从温度高的物体传向温度低的物体，直到 两物体之间的温度完全一致时，这种热传 递现象才能停止。这也就是热力学第零定 律所描述的，系统温度相等是建立热平衡 的充要条件。  温度的微观概念表明：物体温度的高低标志 着组成物体的大量分子无规则运动的剧烈程 度，即对其分子平均动能大小的一种量度。 显然物体的物理化学特性与温度密切相关。  温度的测量 当两个物体同处于一个系统中而达到热平 衡时，则它们就具有相同的温度。因此可以从 一个物体的温度得知另一个物体的温度，这就 是测温的依据。如果事先已经知道一个物体的 某些性质或状态随温度变化的确定关系，就可 以以温度来量度其性质或状态的变化情况，这 就是设计与制作温度计的数学物理基础。 虽然有不少物体的某些性质或状态 （如电阻、 体积、电势等）会随温度的变化而变化，但并 不是所有的物质都可制作成温度计。选作温度 计的物质，其性质必须满足以下条件：  物质的某一属性G仅与温度T有关，即G = G(T)，且 必须是单调函数，最好是线性的。  随温度变化的属性应是容易测量的，且输出信号较强， 以保证仪表的灵敏度和测量精确度。  应有较宽的测量范围。  有较好的复现性和稳定性。 （三）温标 温标是温度数值化的标尺。它规定了温 度的读数起点和测量温度的基本单位。各种 温度计的刻度数值均由温标确定。 1．经验温标 它是借助于某一种物质的物理量与温度变 化的关系，用实验方法或经验公式所确定的温 标。  摄氏温标 摄氏温标规定标准大气压下纯水的冰 融点为0度，水沸点为100度，中间等分为 100格，每格为摄氏1度，符号为℃。  华氏温标 华氏温标规定标准大气压下纯水的冰融点 为32度，水沸点为212度，中间等分180格，每 格为华氏1度，符号为℉。 它与摄氏温标的关系为： 5 C F 32 9  类似的经验温标还有兰氏、列氏等  经验温标的缺点在于它的局限性和随意 性 2 ．热力学温标 热力学温标又称开氏温标（K ）或绝对温 标，它规定分子运动停止时的温度为绝对零度。 它建于热力学基础，体现出温度仅与热量有关 而与测温物质的任何物理性质无关的理想温标， 已由国际权度大会采纳作为国际统一的基本温 标。 热力学中卡诺定理指出：一个理想的卡诺 机，当它工作于温度为T 的热源与温度为T 的 2 1 冷源之间，它从热源中吸收的热量Q 与向冷源 2 中放出的热量Q ，应遵循以下关系： 1 T Q 1 1 T Q 2 2 这就是建立热力学温标的物理基础。如果 指定了一个定点温度数值，就可以