溫度測量的(de)基礎(chu)知(zhi)識
溫(wen)(wen)度(du)是表征物(wu)體(ti)(ti)冷熱程度(du)的(de)物(wu)理量(liang)(liang)。溫(wen)(wen)度(du)只(zhi)能通過物(wu)體(ti)(ti)隨溫(wen)(wen)度(du)變化的(de)某些特性(xing)來(lai)間接測量(liang)(liang),而(er)用(yong)(yong)來(lai)量(liang)(liang)度(du)物(wu)體(ti)(ti)溫(wen)(wen)度(du)數(shu)值的(de)標(biao)(biao)(biao)尺叫溫(wen)(wen)標(biao)(biao)(biao)。它規(gui)定了溫(wen)(wen)度(du)的(de)讀數(shu)起(qi)點(dian)(零點(dian))和(he)測量(liang)(liang)溫(wen)(wen)度(du)的(de)基本單位。目前國際上(shang)用(yong)(yong)得較多(duo)的(de)溫(wen)(wen)標(biao)(biao)(biao)有華氏(shi)溫(wen)(wen)標(biao)(biao)(biao)、攝氏(shi)溫(wen)(wen)標(biao)(biao)(biao)、熱力(li)學溫(wen)(wen)標(biao)(biao)(biao)和(he)國際實用(yong)(yong)溫(wen)(wen)標(biao)(biao)(biao)。
一(yi)、華(hua)氏溫(wen)標
華氏溫標(ºF)規定:在標準大氣壓下,冰的熔點為32度,水的沸點為212度,中間劃分180等分,每第分為報氏1度,符號為ºF。
二、攝氏溫度(du)
攝氏溫度(℃)規定:在標準大氣壓下,冰的熔點為0度,水的沸點為100度,中間劃分100等分,每第分為報氏1度,符號為℃。
攝氏溫度值t和華低溫度值tF有如下關系:
三(san)、熱(re)力學溫標(biao)
熱力學溫標又稱開爾文溫標,或稱**溫標,它規定分子運動停止時的溫度為**零度,記符號為K。
四、國際實用溫(wen)標(biao)
國際實用溫標是一個國際協議性溫標,它與熱力學溫標相接近,而且復現精度高,使用方便。目前國際通用的溫標是1975年第15屆國際權度大會通過的《1968年國際實用溫標—1975年修訂版》,記為:IPTS—68(Rev—75)。但由于IPTS—68溫示存在一定的不足,國際計量委員會在18屆國際計量大會第七號決議授權予1989年會議通過了1990年國際溫標ITS—90,ITS—90溫標替代IPTS—68。我國自1994年1月1日起**實施ITS—90國際溫標。
1990年國際溫標(ITS—90)簡介如下。
1、溫度(du)單位
熱力學溫度(符號為T)是基本功手物理量,它的單位為開爾文(符號為K),定義為水三相點的熱力學溫度的1/273.16。由于以前的溫標定義中,使用了與273.15K(冰點)的差值來表示溫度,因此現在仍保留這各方法。用這種方法表示的熱力學溫度稱為攝氏溫度,答號為t,定義為:
式中:t/℃--分子為攝氏溫度,分母為攝氏溫度的單位;T/K—分子為開爾文溫度,分母為開爾文溫度的單位。
根(gen)據定(ding)義,攝氏(shi)度的大(da)小等于開(kai)(kai)爾文(wen)(wen),溫差亦可以用攝氏(shi)度或開(kai)(kai)爾文(wen)(wen)來表示。
國際溫標ITS—90同時定義國際開爾文溫度(符號為T90)和國際攝氏溫度(符號為t90)。T90和t90之間的關系與T和t一樣,即:
它們的單位及符號熱力學溫度T和攝氏溫度t一樣。
2、國際溫標ITS—90的通則
ITS—90由0.65K向上到普朗克輻射定律使用單色輻射實際可測量的*高溫度。ITS—90是這樣制訂的,即在全量程中,任何溫度的T90值非常接近于溫標采納時T的*佳估計值,與直接測量熱力學溫度相比,T90的測量要方便得多,而且更為精密,并具有很高的復現性。
3、ITS—90的定義
**溫區為0.65K到5.00K之間, T90由3He和4He的蒸氣壓與溫度的關系式來定義。
**溫區為3.0K到氖三相點(24.5661K)之間T90是用氦氣體溫度計來定義,
**溫區為平衡氫三相點(13.8033K)到銀的凝固點(961.78℃)之間,T90是由鉑電阻溫度計來定義.它使用一組規定的定義固定點及利用規定的內插法來分度,
銀凝固點(961.78℃)以上的溫區,T90是按普朗克輻射定律來定義的,復現儀器為光學高溫計,
ITS—90的定義固定點共17個,列于表
表 ITS—90定義固定點
序號
|
國際實用溫標規定值
|
物質
|
狀態
|
T90/K
|
t90/℃
|
1
|
3~5
|
-270.15~-268.15
|
He
|
蒸氣壓點(V)
|
2
|
13.8033
|
-259.3467
|
e-H2
|
三相點(T)
|
3
|
~17
|
~-256.15
|
e-H2 或(He)
|
蒸氣壓點(V)(或氣體溫度計)(G)
|
4
|
~20.3
|
~-252.85
|
e-H2 或(He)
|
蒸氣壓點(V)(或氣體溫度計)(G)
|
5
|
24.5561
|
~248.5939
|
Ne
|
三相點(T)
|
6
|
54.3584
|
~-218.7916
|
O2
|
三相點(T)
|
7
|
83.8058
|
-189.3442
|
Ar
|
三相點(T)
|
8
|
234.3158
|
-38.8344
|
Hg
|
三相點(T)
|
9
|
273.16
|
0.01
|
H2O
|
三相點(T)
|
10
|
302.9146
|
29.7646
|
Ga
|
熔點(M)
|
11
|
429.7485
|
156.5985
|
In
|
凝固定(F)
|
12
|
505.078
|
231.928
|
Sn
|
凝固定(F)
|
13
|
692.677
|
419.527
|
Zn
|
凝固定(F)
|
14
|
933.473
|
660.323
|
Al
|
凝固定(F)
|
15
|
1234.93
|
961.78
|
Ag
|
凝固定(F)
|
16
|
1337.33
|
1064.18
|
Au
|
凝固定(F)
|
17
|
1357.77
|
1084.62
|
Cu
|
凝固定(F)
|
注:1、除3He外,其他物質均為自然同位素成分, e-H2為正、促分子態處于平衡濃度的氫。
2、對于這些不同狀態的定義,以及關復現這些不同狀態的建議,可參“ITS—90補充資料”。
表中各符號的含義為:V—蒸氣壓點;T—三相點,在此溫度下,固、液和蒸氣相呈平衡;C—氣體溫度計;M、F—熔點和凝固點,在101325Pa壓力下,固、液相的平衡溫