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浅说温标 江苏丰县初级中学 刘庆贺 要进行测量，必须事先选定一个标准。同样，要测量温度也要有一个标准。测量温度的标准就是温标。现在世界各地使用的温标并不相同，其原因就是温标是比较复杂的。有同学说，在温度计上定出刻度间隔，刻上数据不就行了吗，这有什么复杂的？ 常见温度计的原理是测温液体具有热胀冷缩的性质。所以选定温标时我们首先要确定选择什么样的测温物质(是水、还是水银、酒精等)，这些物质的冷热状态必须能够明显地反映欲测物体的温度变化（水因为在0℃～4℃时热缩冷涨，所以不适合做测温物质）。其次，要知道该测温物质的哪些物理量随着温度的改变将产生某种预期的改变。比如，水银温度计是用水银做测温物质，水银的体积随温度作线性变化，这就是水银这种测温质的测温特性。第三，要选定该物理量的两个确定的数值作为参考点，进而规定划分温度间隔的方法。 荷兰人华伦海特最初所制的水银温度计是在北爱尔兰最冷的某个冬日，水银柱降到最低的高度定为零度；把他妻子的体温定为100度，然后再把这段区间的长度均分为100份，每一份叫1度。这就是最初的华氏温标。显然，认定气温和人的体温作为参考点并在此基础上分度是不妥当的。健康人的体温在一天之中经常波动，而且他妻子如果感冒发烧了怎么办？ 后来，华伦海特观察了水的沸腾温度、水和冰混合时的温度、盐水和冰混合时的温度；经过反复实验与核准，最后把一定浓度的盐水凝固时的温度定为0℉，把纯水凝固时的温度定为32℉，把一个标准大气压下水沸腾的温度定为212℉，在32～212的之间均分180等分，这样，参考点就有了较为准确的客观依据。这就是现在仍在许多国家使用的华氏温标，华氏温标确定之后，就有了华氏温度。 在华氏温度计出现的同时，法国人列缪尔(1683～1757)也设计制造了一种温度计。他认为水银的膨胀系数太小，不宜做测温物质。他专心研究用酒精作为测温物质的优点。他反复实践发现，含有1/5水的酒精，在水的结冰温度和沸腾温度之间，其体积的膨胀是从1000个体积单位增大到1080个体积单位。因此他把水的冰点和沸点之间分成80份，这就是列氏温标。 后来摄耳修斯也用水银作测温物质，以冰的熔点为零度(标以0℃)，以水的沸点为100度(标以100℃)。他认定水银柱的长度随温度作线性变化，在0度和100度之间均分成100等份，每一份叫1摄氏度。这种规定办法就叫摄氏温标。 华氏温度计和摄氏温度计使用的是同种测温质(水银)，利用了同样的测温特性(水银柱热胀冷缩)。但由于规定的标准点和分度单位不同，就造成了两种不同的温标，从而产生了两种不同的温度的数值。 实际上，任何温度计都不能测定物体的真正温度。由于测温物质和测温特性的选取不同，参考点和分度方法的选择不同，故可以有各式各样的温标。 为了结束温标上的混乱局面，英国物理学家威谦·汤姆逊（后因诸多科学成就而被封为开尔文勋爵，故又名开尔文）于1848年提出绝对热力学温标（简称绝对温标，又称开氏温标。以K表示）。绝对温标不依赖任何测温物质(当然也就不依赖任何测温物质的任何物理性质)，因而它是一种基本的科学的温标。 热力学温标规定摄氏零度以下273.15℃为零点，称为绝对零点（宇宙中没有比此再低的温度，所以称“绝对零度”）。其分度法与摄氏温标相同（即绝对温标上相差1K时，摄氏温标上也相差1℃）。用热力学温标表示的温度叫热力学温度或绝对温度。使用绝对温标时水的冰点为273.15K，一个标准大气压下水的沸点为373.15K。 目前，华氏温标在欧美使用非常普遍，摄氏温标在亚洲使用较多，列氏温标仅在法国和德国的部分场合使用，而在科学研究中多使用绝对温标。 (责任编辑：admin) |