有几种测量温度的方法?

有几种测量温度的方法?,第1张

这个太多了啊……我随便说几种了.

生活中最常见的应该是利用物体的热胀冷缩测温度,比如家里用的温度、体温计等等,这种很好做但是精密程度不够,反正生活中用的也不需要那么精密.

然后就是一些电子器件测温度,可以利用温度传感器.就是利用某些材料电阻随温度的变化,通过电学上面测电阻用公式换算到温度等于多少度.传感器用处应该很多,不光是测温度,侧压力、光照强度等都可以用类似的方法,就是把想要测的量全转化成测电学量,然后公式换算出温度.

另外还有温差电偶.这是用了一种比较特殊的原理,叫温差电现象,就是电路两端温度差会产生一个电压.这种测温度也是用了转化成电学量这种思想.据我所知是很精密的,物理实验里面用得比较多.

温度测量是:用测温仪器对物体的温度作定量的测量。

温物理量的测度测量实际上是对该物体的某一量,该物理量应该在一定温度范围内随物体温度的变化而作单调的较显著的变化。据物理定律,由该物理量的数值来显示被测物体的温度。

双金属温度计:

把两种线膨胀系数不同的金属组合在一起,一端固定,当温度变化时,因两种金属的伸长率不同,另一端产生位移,带动指针偏转以指示温度。工业用双金属温度计由测温杆(包括感温元件和保护管)和表盘(包括指针、刻度盘和玻璃护面)组成。测温范围为-80~600°C。它适用于工业上精度要求不高时的温度测量。

定压气体温度计对一定质量的气体保持其压强不变,采用体积作为温度的标志。它只用于测量热力学温度(见热力学温标),很少用于实际的温度测量。

压力测温法采用压强作为温度的标志。属于这一类的温度计有工业用压力表式温度计、定容式气体温度计和低温下的蒸气压温度计三种。

18世纪是热学的真正开端,首先是计温学在这一时期迅速地发展起来。尽管伽利略、盖利克、让·莱伊以及西门图学院的院士们已在17世纪发明了第一批验温器并不断做了改进,但它们仍不便于得出定量测定的结果,不同验温器中的不同测温质、不同固定点以及刻度的随意性等,使这些验温器只适于对该处温度涨落作相对的估计。

出生于巴黎的阿蒙顿,先后独立研究过天体力学、物理学、数学、建筑学。他早年失聪,这给他的生活带来诸多不便,也使他无法确定职业。但阿蒙顿并没有为这个不幸而感到痛苦万分和悲观失望,他认为能不能听到声音都无法阻挡他从事心爱的研究工作,他甚至乐观地从这不幸中看到了有幸的成分,因为可以不受外界干扰,而专心致志地从事实验研究。

1703年,阿蒙顿提出了气体测温计的一个有趣的结构,这是一个外形呈U形的固定体积的温度计,主要利用空气的压强来测量温度。

阿蒙顿在U形玻璃管的较短的一臂上连接一个空心玻璃球,较长的一臂长114厘米(45英寸),将水银注入U形管中并进入玻璃球的下部。测温时使水银始终保持球内空气的体积不变,而用两边水银面的高度差——球内定容气体的压强与大气压强之差来量度温度。

阿蒙顿将玻璃球先放入冰中,然后再放入沸水中,记下了这两种情形下的水银面的差值(以英寸为单位),并假定玻璃球内空气的压强正比于温度而变化,从而使他能够依据长臂中水银面的位置来确定任意温度。

但是,由于阿蒙顿只选择了水的沸点作为一个固定点而并不了解水的沸点受大气压的影响,所以他的温度计并不十分准确;加之这种温度计的结构,用于实际目的也不方便,所以还不是实用的温度计。

在计温学的发展史上,第一只实用的温度计是由德国迁居荷兰的玻璃工匠华伦海特于1709年开始制造的。华伦海特迁居荷兰后,学习和掌握了制作玻璃器皿的技术,成为一个气象仪器制造商。1708年,他到丹麦首都哥本哈根旅行,看到了罗默制作的温度计。回到荷兰后,他就开始制作罗默温度计。在了解到阿蒙顿利用水银制造的温度计后,华伦海特也改用水银代替酒精,并开始研究温度计的精密结构。

华伦海特制造实用的温度计深受阿蒙顿工作的影响,这从他提交给《哲学学报》的一篇论文中充分地反映出来。华伦海特写道:“我从巴黎皇家学会出版的《科学史》获悉,著名的阿蒙顿曾用自己发明的温度计发现水能在某一固定温度下沸腾的原理。我心中立即产生了一种愿望,很想自己做一个类似的温度计,能亲眼看到那瑰丽的自然现象并证实他的实验的正确性。”

然而制造出实用的温度计虽不是一件易事,却是一件十分迫切需要的事。当时,荷兰的阿姆斯特丹市出现了少有的严寒,几乎每条街面上都是皑皑白雪。

华伦海特家来了两位老人,一进屋就发生了争论。一位说:“即使年岁再大的老人也不记得有过这样的严寒了。”另一位则不服气地说:“可是到底谁知道今年是不是最冷呢?很可能,几百年前的冬天要比我们今年的冬天还要冷呢?要是我们不在人世的话,不知道今后是什么情况呢?”此时,年仅23岁的华伦海特也加入到争论中来。他目光炯炯,颇动感情地说:“我找到了一个办法,有了这个办法,在许多年之后,我们的子孙们可以说出到底哪个冬天最冷了。”

两位老人都笑了起来,异口同声地问:“你有什么好办法呢?”华伦海特很有礼貌地站起身,用手向外一指,说:“请原谅,到我的小工厂去参观一下吧!”两位老人随华伦海特向一所房子走去。他们所见到的东西使他们大为吃惊。一个很大的熔铁炉占去了大半个房间,炉旁是成堆的大大小小的管子、一个小熔炉以及许多五花八门的玻璃仪器。

华伦海特把老人领到桌前,桌上摆着一些器皿,器皿上安装着一些细高细高的、底部封闭的玻璃管。管子里有的装着带色的酒精,有的则装着水银。“请看!”华伦海特用手摸着一个小管子说,“我在这根玻璃管里充满了酒精。”他用手指着另一个小管子说,“在这根管子里注入了水银。”华伦海特继续说,“请注意,在这两个管子上都有刻度。当我把这两个管子浸到热水里时,酒精或水银都会升高。而我标定 0点的地方是我把管子浸在冰、水、氯化铵的混合液体里时,酒精和水银停止的地方,这是我所能得到的最低温度。因此,我认为即使是最寒冷的冬天,温度也可用这些温度计表示出来。”

“不可思议!”其中一位老人耸了耸肩,“怎么能拿玻璃皿里的冷与上天安排来折磨整个世界的严冬相比较呢?”

“可以比较,可以!”华伦海特一点儿也不让步,“温度计中的酒精或水银是活动的,将温度计放在室外可以显示温度的变化。酒精或水银柱的高度在冬天比夏天要低,没有一个冬天能使酒精或水银下降到像在这个混合液里一样低。”……

华伦海特送走了两位老人,继续进行温度计的研究。1724年,他在皇家学会的刊物《哲学学报》上发表了制造温度计的方法,即发表了关于实用温度计的第一篇论文。他那时所设计的温度计选用了两个固定点:结冰的盐水混合物的温度和人体血液的温度,并把它们之间的间隔分为96度。在华伦海特后来发表的论文中,他又采取了不同的刻度法,其中最后一个刻度法后来以他的名字命名。这个刻度法规定了三个固定点:冰、水和氯化铵的混合温度;冰、水混合温度;水的沸点。

当华伦海特的温度计被荷兰人和英国人采用时,其他国家却迟迟看不到它的价值。而法国博物学家列奥米尔为了消除刻度不一致的困难,致力于制造一个既方便又能达到精确要求的温度计。他只取一个定点,即雪的熔点为0°,而把酒精体积改变1/100的温度变化作为1°,这样水的沸点就为80°。

但是,列奥米尔温度计的实用效果并不很好,各种各样难以置信的读数都被显示出来。1742年,瑞典天文学家摄耳修斯在《对一个寒暑表上两个固定点的观察》一文中引入了百分刻度法。他用水银作测温质,研究了雪的融化点和水的沸点与大气压力的关系。在进行这个试验时,他将温标上这两个点之间分成一百个格并把水的沸点定为0°,冰的熔点定为100°。后来他接受同事斯特雷姆的建议,也可能受到植物学家林耐的提醒,把这两个定点的标度值对调过来。

以上各种温度计中,摄氏温度计较实用、方便。1948年第9届国际计量大会,把百分刻度法定名为摄氏温标。它有两个定点:纯水在标准大气压下的沸点,冰在标准大气压下与由空气饱和的水相平衡时的熔点。1960年第11届国际计量大会决定,把水的三相点温度作为热力学温标的单一定点,并定为273.16K。


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