溫度測量的基本概念

 溫度是表征物體冷熱程度的物理量。溫度只能通過物體隨溫度變化的某些特性來間接測量，而用來量度物體溫度數(shù)值的標(biāo)尺叫溫標(biāo)。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點(diǎn)（零點(diǎn)）和測量溫度的基本單位。目前國際上用得較多的溫標(biāo)有華氏溫標(biāo)、攝氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)和國際實(shí)用溫標(biāo)。

一、華氏溫標(biāo)

華氏溫標(biāo)（ F）規(guī)定：在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的熔點(diǎn)為32度，水的沸點(diǎn)為212度，中間劃分180等分，每第分為報(bào)氏1度，符號(hào)為 F。

二、攝氏溫度

攝氏溫度（℃）規(guī)定：在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的熔點(diǎn)為0度，水的沸點(diǎn)為100度，中間劃分100等分，每第分為報(bào)氏1度，符號(hào)為℃。

攝氏溫度值t和華低溫度值tF有如下關(guān)系：

三、熱力學(xué)溫標(biāo)

熱力學(xué)溫標(biāo)又稱開爾文溫標(biāo)，或稱溫標(biāo)，它規(guī)定分子運(yùn)動(dòng)停止時(shí)的溫度為零度，記符號(hào)為K。

四、國際實(shí)用溫標(biāo)

國際實(shí)用溫標(biāo)是一個(gè)國際協(xié)議性溫標(biāo)，它與熱力學(xué)溫標(biāo)相接近，而且復(fù)現(xiàn)精度高，使用方便。目前國際通用的溫標(biāo)是1975年第15屆國際權(quán)度大會(huì)通過的《1968年國際實(shí)用溫標(biāo) 1975年修訂版》，記為：IPTS 68（Rev 75）。但由于IPTS 68溫示存在一定的不足，國際計(jì)量委員會(huì)在18屆國際計(jì)量大會(huì)第七號(hào)決議授權(quán)予1989年會(huì)議通過了1990年國際溫標(biāo)ITS 90，ITS 90溫標(biāo)替代IPTS 68。我國自1994年1月1日起全面實(shí)施ITS 90國際溫標(biāo)。

1990年國際溫標(biāo)（ITS 90）簡介如下。

1、溫度單位

熱力學(xué)溫度（符號(hào)為T）是基本功手物理量，它的單位為開爾文（符號(hào)為K），定義為水三相點(diǎn)的熱力學(xué)溫度的1/273.16。由于以前的溫標(biāo)定義中，使用了與273.15K（冰點(diǎn)）的差值來表示溫度，因此現(xiàn)在仍保留這各方法。用這種方法表示的熱力學(xué)溫度稱為攝氏溫度，答號(hào)為t，定義為：

式中：t/℃--分子為攝氏溫度，分母為攝氏溫度的單位；T/K 分子為開爾文溫度，分母為開爾文溫度的單位。

根據(jù)定義，攝氏度的大小等于開爾文，溫差亦可以用攝氏度或開爾文來表示。

國際溫標(biāo)ITS 90同時(shí)定義國際開爾文溫度（符號(hào)為T90）和國際攝氏溫度（符號(hào)為t90）。T90和t90之間的關(guān)系與T和t一樣，即：

它們的單位及符號(hào)熱力學(xué)溫度T和攝氏溫度t一樣。

2、國際溫標(biāo)ITS 90的通則

ITS 90由0.65K向上到普朗克輻射定律使用單色輻射實(shí)際可測量的高溫度。ITS 90是這樣制訂的，即在全量程中，任何溫度的T90值非常接近于溫標(biāo)采納時(shí)T的估計(jì)值，與直接測量熱力學(xué)溫度相比，T90的測量要方便得多，而且更為精密，并具有很高的復(fù)現(xiàn)性。

3、ITS 90的定義

   一溫區(qū)為0.65K到5.00K之間， T90由3He和4He的蒸氣壓與溫度的關(guān)系式來定義。

第二溫區(qū)為3.0K到氖三相點(diǎn)(24.5661K)之間T90是用氦氣體溫度計(jì)來定義，

第二溫區(qū)為平衡氫三相點(diǎn)(13.8033K)到銀的凝固點(diǎn)(961.78℃)之間，T90是由鉑電阻溫度計(jì)來定義.它使用一組規(guī)定的定義固定點(diǎn)及利用規(guī)定的內(nèi)插法來分度，

銀凝固點(diǎn)(961.78℃)以上的溫區(qū)，T90是按普朗克輻射定律來定義的，復(fù)現(xiàn)儀器為光學(xué)高溫計(jì)，

ITS 90的定義固定點(diǎn)共17個(gè)，列于表

表 ITS 90定義固定點(diǎn)

序號(hào)

國際實(shí)用溫標(biāo)規(guī)定值

物質(zhì)

狀態(tài)

T90/K

t90/℃13～5 -270.15~-268.15He蒸氣壓點(diǎn)(V)213.8033-259.3467e-H2三相點(diǎn)(T)3～17~-256.15e-H2 或(He)蒸氣壓點(diǎn)(V)(或氣體溫度計(jì))(G)4～20.3~-252.85e-H2 或(He)蒸氣壓點(diǎn)(V)(或氣體溫度計(jì))(G)524.5561~248.5939Ne三相點(diǎn)(T)654.3584~-218.7916O2三相點(diǎn)(T)783.8058-189.3442Ar三相點(diǎn)(T)8234.3158-38.8344Hg三相點(diǎn)(T)9273.160.01H2O三相點(diǎn)(T)10302.914629.7646Ga 熔點(diǎn)(M)11429.7485156.5985In凝固定(F)12505.078231.928Sn凝固定(F)13692.677419.527Zn凝固定(F)14933.473660.323Al凝固定(F)151234.93961.78Ag凝固定(F)161337.331064.18Au凝固定(F)171357.771084.62Cu凝固定(F)

  注：1、除3He外，其他物質(zhì)均為自然同位素成分， e-H2為正、促分子態(tài)處于平衡濃度的氫。

  2、對(duì)于這些不同狀態(tài)的定義，以及關(guān)復(fù)現(xiàn)這些不同狀態(tài)的建議，可參 ITS 90補(bǔ)充資料 。

表中各符號(hào)的含義為：V 蒸氣壓點(diǎn)；T 三相點(diǎn)，在此溫度下，固、液和蒸氣相呈平衡；C 氣體溫度計(jì)；M、F 熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)，在101325Pa壓力下，固、液相的平衡溫度。