溫度標準

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溫度標準,簡稱溫標,是以量化數值,配以溫度單位來表示溫度的方法[1]。它也是溫度計進行刻度的根據。

製作溫標,可以物理方法使兩個不同溫度在環境中發生,用溫度計測量,再予以不同數值。例如,攝示溫標定義水的熔點和沸點分別為0℃和100℃(詳見攝氏溫標)。

定義[編輯]

溫標的定義包括三個要素:[1]

  1. 測溫質(測量溫度所用的物質)與測溫參量(測溫質的某一隨溫度變化的屬性):
    電阻溫度計:利用金屬絲電阻隨溫度變化來標誌溫度;
    電熱偶溫度計:利用兩金屬導體組成的熱電偶電動勢隨溫度變化;
    光學高溫計:根據光的亮度黑體輻射定律來標誌溫度;
  2. 測溫參量溫度函數關係:
    最簡單的情況下,測溫參量與溫度呈正比,比如理想氣體溫標中檔壓強趨近於0時,定體氣體溫度計的氣體體積與其熱力學溫度成正比;
    測溫參量亦可與溫度呈線性、對數、指數等複雜的函數關係;
  3. 標準溫度點的選定,並規定其數值:
    1954年國際計量大會選取水的三相點作為標準溫度點,並規定此狀態下的溫度為273.16K(0.01℃),記為T_{tr}

經驗溫標[編輯]

理想氣體溫標[編輯]

理想氣體溫標是一種根據玻意耳定律制定的溫標。該溫標以理想氣體(在各壓強下都嚴格遵守玻意耳定律的氣體)為測溫質,根據PV \propto T以測量溫度。並規定水的三相點溫度T_{tr} \equiv 273.16K[2]

熱力學溫標[編輯]

1848年,英國物理學家開爾文(Lord Kelvin)從理論上建立了一種不依賴於任何測溫物質及測溫屬性的溫標。這種溫標叫做熱力學溫標(也叫絕對溫標),由它所確定的溫度稱為熱力學溫度,用T表示,單位稱為「開爾文」,簡稱開,符號K表示。1K等於水的三相電的熱力學溫度的1/273.16。在理想氣體溫標所能確定的溫度範圍內,熱力學溫標與理想氣體溫標數值一致。1960年國際計量大會對攝氏溫標重新定義,如以t表示攝氏溫度,則有t=T-273.15。

國際溫標[編輯]

參考文獻[編輯]

  1. ^ 1.0 1.1 黃淑清; 聶宜如、申先甲. 《熱學教程》第二版. 高等教育出版社. ISBN 7-04-004919-8.  1994年12月第二版,2005年11月第12次印刷:p.17-20
  2. ^ 張三慧. 大學物理學(第二冊)熱學. 清華大學出版社. ISBN 7-302-03485-0. 1999年7月第二版,2005年8月第21次印刷:p.8-10