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温度计量 第一节 温度和温标 温度是表征物体冷热程度的物理量，是描述系统不同自由度之间能量分布状况的基本物理量，它是决定一系统是否与其它系统处于平衡的宏观性质。温度概念的建立和温度的测量都是以热平衡现象为基础的。为了判断温度的高低，只能借助于某种物质的某种特性（如体积、长度和电阻等）随温度变化的规律来测量，于是就会有形形色色的温度计。但是，迄今为止，还没有适应整个温度范围用的温度计（或物质）。比较理想的物质及相应的物理性质有：固体、液体、气体的热膨胀性质；导体或半导体受热后电阻值变化的性质；热电偶的热电势和物体的热辐射。利用这些物理性质制成的测温仪表被广泛的应用着。此外，也应用了一些新的测温原理，如射流测温、涡流测温、激光测温等。 温度是一个很重要的物理量，是国际单位制中7个基本单位之一。（长度米（m）、质量千克（kg）、时间秒（s）、电流安培（A）、热力学温度开尔文（K）、物质的量摩尔（mol）、发光强度坎德拉（cd）七个国际制基本单位。） 在自然界任何物体的物理和化学性质都与温度有着密切的联系，如，水因温度降低而变成冰，又因温度升高而变为水蒸气，至于水的温度降低到什么程度才会结冰，什么程度才会变为水蒸气，这都需要对温度进行测量。许多物理性质均与温度有密切的关系。如物质的电阻率、电导率、磁化率、比容率、膨胀系数、热电动势等都与温度有关；其他如各种气体的压强、声波在气体中的传播速度，以及各种液体、流体的密度、海水的盐度和空气的湿度等都随温度而变化。因而在科研和生产活动，甚至人们的日常生活中，都离不开温度。 温度的特殊之处还在于必须有一个温标，给温度以数字表示。有了温标以后，人们就能比较不同时间、空间的各种温度量值。 1.1 温标 温标是温度的数值表示方法，是用来衡量物体温度的尺度。它规定了温度读数的起点(零点)和测量温度的单位，各种温度计的刻度值均由温标确定。 常用的有摄氏温标、华氏温标、热力学温标和国际温标等。 一、摄氏温标 摄氏温标是经验温标之一，亦称“百分温标”。温度符号为t，单位是摄氏度，国际代号是“℃”。分度方法是把标准大气压下水的冰点定为零度（0℃），把水的沸点定为100度（100℃），用这两个固定点分度玻璃水银温度计，在这两固定点间划分100等分，每一等分为摄氏一度，计为1℃。 华氏温标是目前欧美一些国家采用的一种温度表示方法，规定标准大气压下纯水的冰点为32℉ ，沸点为212℉ 。 华氏温标和摄氏温标的换算公式是： 二、热力学温标(K) K）。 三、国际温标 1927年第七届国际计量大会决定采用的温标，称为“1927年国际温标”，记为ITS-27。此后大约每隔20年进行一次大修改。 1954年国际计量大会决定把水三相点的热力学温度规定为273.16K，其单位为开尔文，符号为K。 为了统一摄氏温标和热力学温标，1960年国际计量大会对摄氏温标予以新的定义，规定它应由热力学温标导出，即 　　t=T-273.15 例如水的三相点温度，用国际实用摄氏度表示为0.01 ℃，用国际实用开尔文温度表示为0.01+273.15＝273.16K。 目前，国际上通用的国际温标是1989年7月第77届国际计量委员会（CIPM）批准的新温标ITS-90，我国从1994年1月1日起实行新温标。ITS-90的热力学温度仍记作T，为了区别以前的温标，用“T90”代表新温标的热力学温度，其单位仍然是K。 与此同时的摄氏温度记为t90，其单位是“℃”。T90与t90的关系是 t90=T90 - 273.15 1.1.3 温标的建立 国际实用温标的三要素 必须有在温度固定点上分度的标准器 必须有复现固定点的温度 必须确定各定义固定点温度间的内插公式 一、固定点 物质有三种不同的状态，即气态、液态和固态。这三种状态也被称为三相。相是系统中物理性质均匀的部分，这是物质分子集结的特定形态。在特定的温度和压力下，一种相可以转变为另一种相，即相变。物质在相变的过程中，会呈现二态和三态共存，而温度是恒定不变的。物质不同相之间的可复现的平衡温度称为固定温度点，简称固定点。 二、测温仪器 固定点被确定后，要选定一种测温物质制成测温仪器，即温度计，作为实现温标的仪器。 自然界许多物质的物理性质随温度的改变而发生变化，正确利用这些性质，就可以制造出不同用途的温度计。例如，利用水银的体积随温度变化而相应变化的特征，制造水银温度计；利用铂丝的电阻值随温度变化的特性，制成铂电阻温度计等。 三、内插公式 在固定点的温度值确定后，用来确定任意点温度值的数学关系式，称为内插公式。 例如：假定某一测温变量y于温度t的变化呈简单线性关系。 有： y＝Kt+C 式中：K为比例系数，C为常数，即初始值。 第二节 温度的测量方法和仪