温度测量的基本概念
时间:2009-04-08 阅读:1432
温度测量的基本概念
温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量,而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点(零点)和测量温度的基本单位。目前上用得较多的温标有华氏温标、摄氏温标、热力学温标和实用温标。
一、华氏温标
华氏温标(oF)规定:在标准大气压下,冰的熔点为32度,水的沸点为212度,中间划分180等分,每第分为报氏1度,符号为oF。
二、摄氏温度
摄氏温度(℃)规定:在标准大气压下,冰的熔点为0度,水的沸点为100度,中间划分100等分,每第分为报氏1度,符号为℃。
摄氏温度值t和华低温度值tF有如下关系:
三、热力学温标
热力学温标又称开尔文温标,或称温标,它规定分子运动停止时的温度为零度,记符号为K。
四、实用温标
实用温标是一个协议性温标,它与热力学温标相接近,而且复现精度高,使用方便。目前通用的温标是1975年第15届权度大会通过的《1968年实用温标—1975年修订版》,记为:IPTS—68(Rev—75)。但由于IPTS—68温示存在一定的不足,计量委员会在18届计量大会第七号决议*予1989年会议通过了1990年温标ITS—90,ITS—90温标替代IPTS—68。我国自1994年1月1日起全面实施ITS—90温标。
1990年温标(ITS—90)简介如下。
1、温度单位
热力学温度(符号为T)是基本功手物理量,它的单位为开尔文(符号为K),定义为水三相点的热力学温度的1/273.16。由于以前的温标定义中,使用了与273.15K(冰点)的差值来表示温度,因此现在仍保留这各方法。用这种方法表示的热力学温度称为摄氏温度,答号为t,定义为: 式中:t/℃--分子为摄氏温度,分母为摄氏温度的单位;T/K—分子为开尔文温度,分母为开尔文温度的单位。
根据定义,摄氏度的大小等于开尔文,温差亦可以用摄氏度或开尔文来表示。
温标ITS—90同时定义开尔文温度(符号为T90)和摄氏温度(符号为t90)。T90和t90之间的关系与T和t一样,即:
它们的单位及符号热力学温度T和摄氏温度t一样。
2、温标ITS—90的通则
ITS—90由0.65K向上到普朗克辐射定律使用单色辐射实际可测量的zui高温度。ITS—90是这样制订的,即在全量程中,任何温度的T90值非常接近于温标采纳时T的*估计值,与直接测量热力学温度相比,T90的测量要方便得多,而且更为精密,并具有很高的复现性。
3、ITS—90的定义
*温区为0.65K到5.00K之间, T90由3He和4He的蒸气压与温度的关系式来定义。
第二温区为3.0K到氖三相点(24.5661K)之间T90是用氦气体温度计来定义,
第二温区为平衡氢三相点(13.8033K)到银的凝固点(961.78℃)之间,T90是由铂电阻温度计来定义.它使用一组规定的定义固定点及利用规定的内插法来分度,
银凝固点(961.78℃)以上的温区,T90是按普朗克辐射定律来定义的,复现仪器为光学高温计,
ITS—90的定义固定点共17个,列于表
表 ITS—90定义固定点
序号 | 实用温标规定值 | 物质 | 状态 | |
T90/K | t90/℃ | |||
1 | 3~5 | -270.15~-268.15 | He | 蒸气压点(V) |
2 | 13.8033 | -259.3467 | e-H 2 | 三相点(T) |
3 | ~17 | ~-256.15 | e-H 2 或(He) | 蒸气压点(V)(或气体温度计)(G) |
4 | ~20.3 | ~-252.85 | e-H 2 或(He) | 蒸气压点(V)(或气体温度计)(G) |
5 | 24.5561 | ~248.5939 | Ne | 三相点(T) |
6 | 54.3584 | ~-218.7916 | O 2 | 三相点(T) |
7 | 83.8058 | -189.3442 | Ar | 三相点(T) |
8 | 234.3158 | -38.8344 | Hg | 三相点(T) |
9 | 273.16 | 0.01 | H 2 O | 三相点(T) |
10 | 302.9146 | 29.7646 | Ga | 熔点(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,其他物质均为自然同位素成分, e-H2为正、促分子态处于平衡浓度的氢。
2、对于这些不同状态的定义,以及关复现这些不同状态的建议,可参“ITS—90补充资料”。
表中各符号的含义为:V—蒸气压点;T—三相点,在此温度下,固、液和蒸气相呈平衡;C—气体温度计;M、F—熔点和凝固点,在101325Pa压力下,固、液相的平衡温度。