筆趣閣 > 醉挽綾 >第160章 衣裳
    標準劃分的不同溫標一起並列起來,這就容易使人分不清溫標究竟有幾種;各種溫標的區別以及它們之間的聯繫是什麼。

    現將各種溫標分類介紹如下:

    按標度法

    (即三要素的第三條)不同分爲:

    1華氏溫標

    由華倫海特(Fahrenheit 1686──1736荷蘭)於1714年建立。他最初規定氯化銨與冰的混合物爲0°F;人的體溫爲100°F。後來規定在標準狀態下純水與冰的混合物爲32°F;水的沸點爲211.9532°F。兩個標準點之間均勻劃爲180等分,每份爲1°F。

    2列氏溫標

    由列奧繆爾(Reaumur 1685──1757法國)於1740年建立。他將水的冰點定爲0°R;將酒精體積改變千分之一的溫度變化爲1°R。這樣,水的沸點爲79.9792°R。

    3攝氏溫標

    由攝爾修斯(Celsius 1710──1744瑞典)於1742年建立。最初,他將水的冰點定爲0°C;水的沸點定爲99.974°C,後來他接受了瑞典科學家林列的建議,把兩個溫度點的數值對調了過來。(1960年國際計量大會對攝氏溫標作了新的定義,規定它由熱力學溫標導出。攝氏溫度(符號t)的定義爲t/°C=T/K-273.15。)

    4開氏溫標

    由開爾文(Lord Kelvin 1824──1907英國)於1848年建立。1954年國際計量大會規定水的三相點的溫度爲273.16 K。(這個數值的規定有其歷史的原因i)爲了使開爾文溫標每一度的溫度間隔與早已建立並廣爲使用的攝氏標度法每一度的間隔相等;ii)按理想氣體溫標,通過實驗並外推得出理想氣體的熱膨脹率爲1/273.15。由此確定-273.15°C爲絕對溫度的零度,而冰點的絕對溫度爲273.15 K;iii)將標準溫度點由水的冰點改爲水的三相點(相差0.01°C)時,按理想氣體溫標確定的水的三相點的溫度就確定爲273.16 K。)

    按測溫

    (包括測溫質,測溫參量X及其與溫度間的關係)的不同分

    1經驗溫標

    利用某一特定測溫物質的某特定測溫屬性隨溫度的變化關係而確定的溫標,習慣上常稱爲某某溫度計。如水銀溫度計,酒精溫度計,鉑電阻溫度計,定容氫氣溫度計等。

    一般說來,按同一標度法(如開氏)但用不同測溫質的同一測溫參量(如規定銅──康銅溫差電偶其溫差電動勢與溫度T成正比;銅—鋼溫差電偶其溫差電動勢與溫度T成正比);或同一物質不同測溫參量(如水銀的體積與溫度T成正比;水銀的電阻與T成正比);或不同測溫質不同測溫參量(如銅—康銅開氏標度法;鉑電阻開氏標度法)所建立的不同溫標製成的不同的溫度計,去測量同一待測系統、同一平衡態的溫度時,它們的讀數並不嚴格一致。這是因爲不同物質的不同屬性隨溫度的變化關係並不相同。因此,我們規定某一測溫質的測溫屬性隨溫度變化爲正比關係而建立起一種經驗溫標,再用按這種溫標做成的溫度計去測量其它測量屬性隨溫度的變化

    關係,它就一般不再是正比關係了。然而我們在建立不同溫標時,卻又分別規定它們與溫度成正比關係。這樣製成的各個溫度計必然會造成讀數上的差別。例如用銅—康銅(開氏標度法)溫度計和鉑電阻(開氏標度法)溫度計,同時去測氮的正常沸點,前者的讀數爲32 K而後者爲54.5 K。這個問題,對度量衡而言是一個嚴重的問題。爲尋求理想的標準溫標(不因測溫質、測溫參量不同而讀數出現差異)經歷了由經驗溫標──半理論性溫標──理論性溫標的漫長過程。

    2半理論性溫標──理想氣體溫標

    理想氣體溫標的建立,幾乎所有普通物理教材中都有詳細介紹,故在此不再贅述。

    理想氣體溫標比起經驗溫標,其優點在於它與任何氣體的任何特定性質無關。不論用何種氣體,在外推到壓強爲零時,由它們所確定的溫度值都一樣。但是,理想氣體溫標畢竟還要依賴於氣體的共性,對極低溫度(氦氣在低於1.01×10 Pa的蒸汽壓下的沸點1 K以下)和高溫(1000°C以上)不適用。並且,理想氣體溫標在具體操作上也不夠便捷。

    3理論溫標──熱力學溫標

    我們在此也不再重述熱力學溫標建立的過程。衆所周知,在熱力學溫標中,熱量Q起着測溫參量的作用,然而比值Q1/Q2(Q1爲可逆機從高溫熱源吸收的熱量;Q2爲可逆機向低溫熱源放出的熱量)並不依賴於任何物質的特性。因此,熱力學溫標與測溫物質無關。

    當然,任何一種溫標都必須是某種測量依據與某種標度法的結合。一般地說,任何一種標度法可以用於不同的測溫質的某種測溫參量。如水銀攝氏溫度計,酒精攝氏溫度計;任何一種測溫參量也可以採用不同的標度法。如理想氣體開爾文溫標,理想氣體攝氏溫標。但是以熱量Q爲測溫參量的熱力學溫標,其標度法只取開氏標度法,所依據的是熱力學第二定律,這是它與其它溫標根本不同之點。

    (3)協議性溫標

    熱力學溫標是不依賴任何具體測溫物質及其測溫屬性的溫標,當然是最理想的溫標。但是,我們無法制造出可逆熱機,因而無法測出可逆熱機從高溫熱源吸收的熱量與向低溫熱源放出熱量之比。但是當理論上證明了,選用開爾文標度法,按熱力學溫標測定的溫度與按理想氣體溫標測定的溫度相同時,就可以用理想氣體溫標來實現熱力學溫標。

    但是,由於由理想氣體溫標測溫程序繁複,極不方便快捷,並有一定的適用範圍。國際計量大會曾多次開會討論制定國際實用溫標,以便能簡單、方便、正確地測量溫度。1927年擬定了第一個國際實用溫標(ITS──27)。以後隨着科學技術不斷髮展經1948、1960、1990年曆次國際計量大會的修訂,使國際實用溫標日臻完善。國際實用溫標的基本思想是:將溫度範圍分成幾個區域,每個區域採用操作起來較爲簡便的溫度計。但它們的刻度均以熱力學溫標逼近,即在不同的溫區有不同的標準公式。這樣,在溫度計上的刻度不一定是均勻的,但測出的溫度卻儘可能接近熱力學溫度。協議性溫標隨科學技術水平的提高不斷改進,以便縮小國際實用溫標與熱力學溫標之間的差距。例如更精確地測定標準溫度點的溫度;修正內插公式;改進基準溫度計等。


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