温度的测量与控制讲座蔡跃鹏

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1、温度的测量与控制蔡跃鹏华南师范大学物理化学研究所2011年10月8日温度是表征体系中物质内部大量分子、原子平均动能的一个宏观物理量。物体内部分子、原子平均动能的增加或减少，表现为物体温度的升高或降低。物质的物理化学特性，都与温度有密切的关系，温度是确定物体状态的一个基本参量，因此准确测量和控制温度，在科学实验中十分重要。21.温度测量的基本依据2.温标3.温度计4.温度控制主要内容31.温度测量的基本依据测温的基本依据：热力学第零定律，它是个经验定律.热力学第零定律使温度的概念建立在稳固的基础上：（1）可以判断两个体系是否已经达到热平衡（2

2、）体系内部的温度均匀分布、具有确定的温度值（3）一个体系的温度可以用与之达到热平衡的体系的温度来表达42.温标定义：温度的标准量。确立一种温标，需要确定以下三点：测量物质的选择:测温物质的某种物理性质如:体积、电阻、温差电势以及辐射电磁波的波长等与温度有依赖关系而又有良好的重现性。固定点得选择：物质的物理特性，只能显示。通常是以某些高纯物质的相变温度，作为温标的基准点。温度值得划分：确定基准点之间的分隔，如:摄氏温标是以1atm下水的冰点（0度）和沸点（100度）为两个定点，分为100等份，每一份为1度。用外推法或内插法求得其它温度。5常见

3、温标之一——摄氏温标使用较早，应用方便；用t表示，单位℃；测量物质：水固定点的选择：在标准压力下，水的凝固点（0℃）和沸点（100℃）温度值的划分：在以上两点之间一百等分。6常见温标之二——热力学温标1848年，由开尔文提出，建立在卡诺循环基础上，与测温物质无关，是一种理想温标；用T表示，单位K；测温物质：水；固定点：使用单一固定点—水的三相点（273.16K）温度值的划分：1K是水的三相点热力学温度的1/273.16。T-t之间的对应关系：T/K=t/℃+273.157常见温标之三——华氏温标1712年，德国物理学家华伦凯特提出；用tF表

4、示，单位F；测温物质：水；固定点：标准大气压下，水的冰点为32F，水的沸点为212F；温度值的划分：在以上两点间180等分；tF-t之间的对应关系：tF/F=（9/5)t/℃+3283.温度计（1）原理：对温度计来讲，选择作为测量的物质必须是（1）它的某一物理量容易而能准确地测量；（2）测量值与温度成单调变化关系（一般为线性关系）；（3）这种变化的数量关系能重复得到，这样就可以用这些物质的物理量相对应地表示温度值。根据这些特性设计并制作成各类温度计。如体积，长度，压力，电阻，温差电势，频率和辐射波长等。9(2)温度计的分类按测量方式分类：接

5、触式和非接触式按用途分类：温度测量和温差测量10国际温标规定从低温到高温划分为四个温区，分别选用一个高度稳定的标准温度计来度量各固定点之间的温度值。这四个温区及相应的标准温度计如下：温度范围标准温度计13.81～273.15K铂电阻温度计273.1～903.89K铂电阻温度计903.89K～1337.58K铂铑（10%）-铂热电偶1337.58K以上光学高温计(a)玻璃-水银温度计11水银温度计是实验室常用的温度计。它的结构简单，价格低廉，具有较高的精确度，直接读数，使用方便;但是易损坏，损坏后无法修理。水银温度计适用范围为235.15K到

6、633.15K（水银的熔点为234.45K，沸点为629.85K），如果用石英玻璃作管壁，充入氮气或氩气，最高使用温度可达到1073.15K。常用的水银温度计刻度间隔有:2K、1K、0.5K、0.2K、0.1K等，与温度计的量程范围有关，可根据测定精度选用。1.普通水银温度计：一般使用-5度～105度、150度、250度、360度等等，每分度1度或0.5度。2.精密温度计：供量热学使用有9度～15度、12度～18度、15度～21度、18度～24度、20度～30度等，每分度0.01度。3.测温差的贝克曼(Beckmann)温度计，是一种移液式

7、的内标温度计，测量范围-20度～+150度，专用于测量温差。4.电接点温度计(导电表，电接触温度计），可以在某一温度点上接通或断开，与电子继电器等装置配套，可以用来控制温度。5.分段温度计（成套温度计），从-10度～220度，共有23只。每支温度范围10度，每分度0.1度，另外有-40度～400度，每隔50度1只，每分度0.1度。*水银温度计的种类和使用范围:12*玻璃——水银温度计的校准(1)读数校正零点校正——以纯物质的熔点或沸点作为标准进行校正定点校正——以标准水银温度计为标准，与待校正的温度计同时测定某一体系的温度，将对应值一一记录

8、，做出校正曲线标准水银温度计由多支温度计组成，各支温度计的测量范围不同，交叉组成-10度到360度范围，每支都经过计量部门的鉴定，读数准确。1314水银温度计有“全浸”和“非全浸