讲座4温度的测量与控制2011.ppt

基础知识与技术 一、温标设立的必要条件 确定一种温标，需包括三个方面的内容 1.?选择特定的测温物质: 也称感温质，它的某些性质（V、电阻、E等）是温度的单值函数，与温度既有依赖关系，又有良好的重现性。如水银、金属等。 * 2.?确定基本点（固定点）: 选择的测温物质具有固定的冷热程度作为固定点。如某些高纯物的凝固点、沸点、冰点和水的三相点等。 3.划分温度值: 基准点确定后，将固定点之间划分若干度，然后确定各固定点之间的温度数值。 二、温标的分类 （1）摄氏温标（Celsius） 摄氏温标—选用玻璃水银温度计，规定在标准大气压下，水的冰点和沸点为两个固定点，两点之间划分为100等分，每等分为1℃。 （3）热力学温标（thermodynamics）（绝对温标） 由开尔文用可逆热机效率作为测温参数而建立的。与工作物质的性质无关, 是一种理想的科学温标。只需选定一个固定点就可将温度数值完全确定。若规定一固定点的温度(T1或T2),就可以根据卡诺循环求出另一个温度。 即 设理想的热机在T2和T1(T2＞T1)二温度之间工作，工作物质在温度T2 吸热Q2，在温度T1放热Q1，经一可逆循环，对外作功W＝| Q2 | - | Q1 |。 热机效率为： 声学温度计利用声波在气体中传播的速度与热力学温度间的关系实现温度测量的温度计 热力学温标选用水的三相点的温度为固定点,即定义水的三相点的温度273.16K。单位开尔文(K)是水的三相点热力学温度的1/273.16. 由于气体温度计装置复杂，耗费很大。因而各国科学家探索了一种实用性温标，它要求既易于使用，而且又有高精度的复现。又非常接近于热力学温标。这就是国际温标，实际上国际温标就是热力学温标的体现（是一种经验温标）。 * （4）国际温标 第一个国际温标是1927年国际计量大会确定的，记为ITS-27。此后每20年一次重大修改。修改的原意主要是温标的 “三要素”发生了变化。ITS-90是1994年制定的新的国际温标。温标规定了一些固定点， 如规定某些物质的特征点： VP-蒸汽压点，TP－三相点，FP－凝固点， MP－熔点。 国际温标规定了在不同的温度范围的标准测温仪器。 第一温区： 0.65K-5.00K之间, （蒸汽压温度计） 由3He和4He的蒸气压与温度的关系式来定义。 第二温区：3.0K- 24.5661K(氖三相点)之间 （定容气体温度计） T90是用氦气体温度计来定义. 第三温区：13.8033K(平衡氢三相点)- 1234.93K(961.78℃,银的凝固点) 之间,（铂电阻温度计） T90是由铂电阻温度计来定义。 第四温区: 1234.93K(961.78℃)以上的温区, （光学高温计） T90是按普朗克辐射定律来定义。 一．水银温度计 1 种类 普通温度计（液体膨胀温度计）分为水银 和酒精（生活种用）的两种。 普通水银：－35℃(238.15K)－360℃（633.15K）。因水银的熔点-38.7℃，沸点为356.7℃。超过360℃，是用特硬玻璃（或石英）或在水银上方加惰性气体。充氮气或氩气，可达到800.1 ℃。* 供量热学用：量程6℃，刻度0.01℃。 量程1 ℃，刻度0.002℃。 电接点温度计(导电表)：可以在某一温度上接通或断开，利用接通电源后两种金属的膨胀系数不同来控制温度（超级恒温器用）。 2 水银温度计的使用： （1）零点校正 若要准确的测量温度，在使用前必须对温度计进行零位测定。可用冰水。* （2）?? 读数校正 ※以纯物质的熔点或沸点作为标准进行校正。 ※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，将对应值记录。做校正 曲线 （3）? 露茎校正 水银温度计有“全浸”和“非全浸”式两种， “全浸”式将温度计的水银刻度全浸到体系中，待体系平衡后，温度的读数才是正确的。 “非全浸”式常刻有校正时浸入量的刻度，在使用时若室温和浸入量与校正时一致，所示温度才是正确的。 * 一般情况下使用的是全浸式。由于使用时不能将温度计全浸没到体系中，露出部分与体系必然存在读数误差。需要校正。这种校正称露茎校正。如实验双液系相图的测定。当要求不太高时，校正公式为：t实＝t测＋△t (一般情况是体系的温度大于环境的温度) * 式中n是水银温度计露出介质外部的水银拄长度，称露茎高度，以温度差值表示。K为水银对玻璃的