溫度的測(cè)量及控制

1、溫度的測(cè)量及控制（一）溫標(biāo)溫度是表征體系中物質(zhì)內(nèi)部大量分子、原子平均動(dòng)能的一個(gè)宏觀物理量。物體內(nèi)部分子、原子平均動(dòng)能的增加或減少，表現(xiàn)為物體溫度的升高或降低。物質(zhì)的物理化學(xué)特性，都與溫度有密切的關(guān)系，溫度是確定物體狀態(tài)的一個(gè)基本參量，因此，溫度的準(zhǔn)確測(cè)量和控制在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中十分重要。溫度是一種特殊的物理量，兩個(gè)物體的溫度只能相等或不等。為了表示溫度的的高低，相應(yīng)的需要建立溫標(biāo)。那么，溫標(biāo)就是測(cè)量溫度時(shí)必須遵循的規(guī)定，國際上先后制定了幾種溫

2、標(biāo)。1攝氏溫標(biāo)是以大氣壓下水的冰點(diǎn)（0℃）和沸點(diǎn)（100℃）為兩個(gè)定點(diǎn)，定點(diǎn)間分為100等份，每一份為1℃。用外推法或內(nèi)插法求得其它溫度t。21848年開爾文（Kelvin）提出熱力學(xué)溫標(biāo)，通常也叫做絕對(duì)溫標(biāo)，以開（K）表示，它是建立在卡諾循環(huán)基礎(chǔ)上的。設(shè)理想的熱機(jī)在和（＞）二溫度之間工作，工作物質(zhì)在吸熱，在溫度放熱，經(jīng)一可逆循環(huán)對(duì)外做功熱機(jī)效率卡諾循環(huán)中和僅與熱量和有關(guān)，與工作物質(zhì)無關(guān)，在任何工作范圍內(nèi)均具有線性關(guān)系，是理想的科學(xué)的溫

3、標(biāo)。若規(guī)定一個(gè)固定溫度，則另一個(gè)溫度可由式求得。理想氣體在定容下的壓力（或定壓下的體積）與熱力學(xué)溫度呈嚴(yán)格的線性函數(shù)關(guān)系。因此，國際上選定氣體溫度計(jì)，用它來實(shí)現(xiàn)熱力學(xué)溫標(biāo)。氦、氫、氮等氣體在溫度較高、壓強(qiáng)不太大的條件下，其行為接近理想氣體。所以，這種氣體溫度計(jì)的讀數(shù)可以校正成為熱力學(xué)溫標(biāo)。熱力學(xué)溫標(biāo)，規(guī)定“熱力學(xué)溫度單位開爾文（K）是水三相點(diǎn)熱力學(xué)溫度的1273.15”。熱力學(xué)溫標(biāo)與攝氏溫度分度值相同，只是差一個(gè)常數(shù)T＝273.15t標(biāo)

4、準(zhǔn)水銀溫度計(jì)由多支測(cè)量范圍不同的溫度計(jì)組成，每支都經(jīng)過計(jì)量部門的鑒定，讀數(shù)準(zhǔn)確。（2）露莖校正“非全浸”的溫度計(jì)常在背后附有浸入量的校正刻度。一般常用的多是“全浸”溫度計(jì)，但在使用時(shí)往往不可能做到“全浸”狀態(tài)，因此必須按下列公式進(jìn)行校正：式中：是溫度的正確值；是溫度計(jì)的讀數(shù)值；是輔助溫度計(jì)讀數(shù)（放置在露出器外水銀柱一半位置處），是露出待測(cè)體系外部的水銀柱長度，稱為露莖高度（以度數(shù)表示），是水銀對(duì)于玻璃的膨脹系數(shù)，使用攝氏度時(shí)，k＝0.0

5、0016。3使用水銀溫度計(jì)的注意事項(xiàng)（1）溫度計(jì)應(yīng)盡可能垂直放置，以免溫度計(jì)內(nèi)部水銀壓力不同而引起誤差。（2）防止驟冷驟熱，以免引起破裂和變形。（3）不能以溫度計(jì)代替攪拌棒。（4）根據(jù)測(cè)量需要，選擇不同量程、不同精度的溫度計(jì)。（5）根據(jù)測(cè)量精度需要對(duì)溫度計(jì)進(jìn)行各種校正。（6）溫度計(jì)插入待測(cè)體系后，待體系溫度與溫度計(jì)之間的熱傳導(dǎo)達(dá)到平衡后進(jìn)行讀數(shù)。（三）貝克曼（Beckmann）溫度計(jì)貝克曼溫度計(jì)是一種能夠精確測(cè)量溫差的溫度計(jì)，見圖１。有

6、些實(shí)驗(yàn)，如燃燒熱、凝固點(diǎn)降低法測(cè)分子量等，要求測(cè)量的溫度準(zhǔn)確到0.002℃，顯然一般的水銀溫度計(jì)不能滿足要求，但貝克曼溫度計(jì)可以達(dá)到此測(cè)量精度要求。它不能測(cè)量溫度的絕對(duì)值，但可以很精確地測(cè)量溫差。它與普通溫度計(jì)的區(qū)別在于下端有一個(gè)大的水銀球，球中的水銀量根據(jù)不同的起始溫度而定，它是借助于溫度計(jì)頂端的貯汞槽來調(diào)節(jié)的，刻度范圍只有5～6℃，每度又分為100等分。借助于放大鏡可以讀準(zhǔn)到0.01℃，估計(jì)到0.002℃。調(diào)節(jié)時(shí)只要把一定的水銀移出