溫度測量的基本概念
溫度測量的基本概念
溫度是表征物體冷熱程度的物理量。溫度只能通過物體隨溫度變化的某些特性來間接測量,,而用來量度物體溫度數(shù)值的標尺叫溫標,。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點(零點)和測量溫度的基本單位,。目前上用得較多的溫標有華氏溫標、攝氏溫標,、熱力學溫標和實用溫標。
一,、華氏溫標
華氏溫標(ºF)規(guī)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
攝氏溫度(℃)規(guī)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(guān)系:
三,、熱力學溫標
熱力學溫標又稱開爾文溫標,或稱溫標,,它規(guī)定分子運動停止時的溫度為零度,,記符號為K,。
四、實用溫標
實用溫標是一個協(xié)議性溫標,,它與熱力學溫標相接近,,而且復現(xiàn)精度高,,使用方便。目前通用的溫標是1975年第15屆權(quán)度大會通過的《1968年實用溫標—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,,計量委員會在18屆計量大會第七號決議授權(quán)予1989年會議通過了1990年溫標ITS—90,ITS—90溫標替代IPTS—68,。我國自1994年1月1日起全面實施ITS—90溫標,。
1990年溫標(ITS—90)簡介如下,。
1,、溫度單位
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(xiàn)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,。
根據(jù)定義,,攝氏度的大小等于開爾文,溫差亦可以用攝氏度或開爾文來表示,。
溫標ITS—90同時定義開爾文溫度(符號為T90)和攝氏溫度(符號為t90),。T90和t90之間的關(guān)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、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(xiàn)性,。
3,、ITS—90的定義
一溫區(qū)為0.65K到5.00K之間, T90由3He和4He的蒸氣壓與溫度的關(guān)系式來定義,。
第二溫區(qū)為3.0K到氖三相點(24.5661K)之間T90是用氦氣體溫度計來定義,,
第二溫區(qū)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(guī)定的定義固定點及利用規(guī)定的內(nèi)插法來分度,
銀凝固點(961.78℃)以上的溫區(qū),,T90是按普朗克輻射定律來定義的,,復現(xiàn)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 | 實用溫標規(guī)定值 | 物質(zhì) | 狀態(tài) | |
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(zhì)均為自然同位素成分,, e-H2為正、促分子態(tài)處于平衡濃度的氫,。
2,、對于這些不同狀態(tài)的定義,以及關(guān)復現(xiàn)這些不同狀態(tài)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,、液相的平衡溫度,。