温度测量技术标准.ppt

热工测试技术*,而物体的冷热程度又是由物体内部分子热运动的激烈程度,即分子的平均能作所决定。严格地说,温度是物体分子运动平均动能大小的标志。只有从热力学第零定律出发,才能得到温度和绝对温度的概念以及计量温度的方法。。热力学第零定律-热平衡定律:如果两个热力学系统中的每一个都与三个热力学系统处于热平衡,则它们也必定处于热平衡。从热力学第零定律出发,我们可以知道,处在相互热平衡状态的物体必然具有某一共同的物理性质。表征这个物理性质的量就是温度。温度概念的建立和温度的定量测量都是以热平衡现象为基础的。温度决定一系统是否与其它系统处于热平衡的宏观性质,其特征在于一切互为热平衡的系统都具有相同的温度。Date什么叫热平衡?假设两个热力学系统,原告各自处在一定的平衡态,现在让它们互相接触,经过一段时间后两个系统的状态不再发生变化,达到一个共同的平衡态,这种平衡态是两个系统发生传热的条件下达到的,所以叫热平衡。(4-1)绝对温度概念作了经典解释。式中,β是体系的绝对温度的度量,k是玻尔兹曼常数,f为自由度,为体系的平均能量,E0为基态能。通常体系的绝对温度为正,β>0,或k>0。由式(4-1)可知,对于绝对温度为T的体系,数值kT大致等于体系在每个自由度上的平均能量(超过基态能的能量)。T与体系的平均能量有关,而不是和体系中某个粒子的能量有关。“温标”---“温度标尺”:为了确定温度的数值,首先要建立一个衡量温度的标度,温标规定了温度的读数起点(零点)和测量温度的基本单位。1、摄氏温标摄氏温标和华氏温标都市是根据水银受热后体积膨胀的性质建立起来的。摄氏温标规定标准大气压下纯水的冰融点为0度,水沸点为100度,中间等分100格,每格为摄氏1度,符号为℃。2、华氏温标华氏温标规定标准大气压下纯水的冰融点为32度,水沸点为212度,中间等分180格,每格为华氏1度,符号为0F,它与摄氏温标的关系如下式所示:(4-2)式中C和F分别代表摄氏和华氏的温度值。Date由于没有一种物质的物理性质与温度呈线性关系,所以测得温度的数值都与温度计所采用的物质性质有关,如与水银纯度、玻璃管材料等因素有关,这样就不能保证世界各国所采用的基本测温单位(度)完全一致。3、热力学温标热力学温标又称开氏温标(K)或绝对温标,它是根据卡诺循环建立起来的,在卡诺循环中:上式表示工质在温度T1时吸收热量Q1,而在温度T2时向低温热源放出热量Q2,如果指定了一个定点T2的数值,就可以由热量的比例求得未知量T1,由于上述方程式与工质本身的种类和性质无关,因而避免了分度的“任意性”。但是卡诺循环实际上是不存在的,实践中要用这原理建立温标是不可能的,人们发现理想气体的压力P、体积V和温度T之间有如下的关系:Date理想气体温标与热力学温标是互相一致的(只要选择同样的定点和原位),可借助于气体温度计来实现热力学温标(对于一定质量的气体,当体积保持不变时,压力就与温度成正比,这样就可以按气体压力的变化来测量温度,这种温度计叫做气体定容温度计,也可制做定压温度计)。由于理想气体是不存在的,我们可以用某些在性质上接近理想气体的真实气体(氢、氦和氨)来作温度计,并根据热力学第二定律得出对这种气体温度计的读数修正值,这就在实践中制定了热力学温标。然而,气体温度计本身非常复杂笨重,读数又非常迟缓,同时由于受到容器本身耐热性和气密性的限制,测量上限只能达到1500℃左右,因此用气体温度计来复现热力学温标是不方便的,在工业上更是不可能的。Date为了克服气体温度计的缺点,便于温度的实际测量,于是就采用了协议性的国际实用温标。它自1927年开始建立,几经修改,最近一次定名为1990年国际实用温标(ITS-90),它于1990年元旦开始实施。1990年国际实用温标,代号为(ITS-90)。它不仅与热力学温标相接近,而且复现准确度高,使用方便。4、国际实用温标ITS-90简介(一)温度及其表示方法最新的是1990年国际实用温标(ITS-90),它于1990年元旦开始实施。国际实用温标规定以热力学温度为基本温度,符号为T90,单位为开尔文,符号为K,,定义1K等于水三相点温度的1/。国际实用开尔文温度和摄氏温度的关系为 t=(T90-)℃ (4-5)(二)国际实用温标ITS-90的主要内容是:①用17个定义基准点,它包括14个高纯物质的三相点、熔点和凝固点以及3个用蒸汽温度计或气体温度计测定的温度点。从而保证了基准温度的客观性。Date②规定了不同温度区域内复现热力学温标的基准仪器。例如,