1、溫度計(jì)1、液體溫度計(jì) 根據(jù)所充液體的不同，液體溫度計(jì)分為水銀溫度計(jì)、酒精溫度計(jì)、甲苯溫度計(jì)和煤油溫度計(jì)。這些液體及其特性如下表所示：液體使用范圍/體膨脹系數(shù)凝固點(diǎn)/沸點(diǎn)/水銀酒精甲苯煤油戊烷357508080801000300200200.000180.001050.001090.000950.0009238.87117.3102230.835778110.6360 液體溫度計(jì)中的工作液體是用來(lái)感覺(jué)溫度變化的，所以對(duì)它有三個(gè)要求：一是液體存在的溫度范圍要寬，也就是說(shuō)它的凝固點(diǎn)要低，沸點(diǎn)要高；二是體膨脹系數(shù)要大；三是液體要純凈，不沾污玻璃，不浸潤(rùn)玻璃。 水銀的體膨脹系數(shù)雖小，但它的液態(tài)存在范圍寬

2、；不浸潤(rùn)玻璃（因而毛細(xì)管可做得很細(xì)，從而補(bǔ)償了體膨脹系數(shù)小的缺點(diǎn)）；在0至200范圍內(nèi)體膨脹與溫度成正比，因而能做成等分度刻度；水銀容易制的純凈，而且水銀導(dǎo)熱快。 在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水銀的沸點(diǎn)是357，沸點(diǎn)隨壓強(qiáng)增大而升高。水銀溫度計(jì)中水銀柱上方充了氣，它的測(cè)量范圍可提高到750。水銀溫度計(jì)測(cè)不了38.87以下的溫度。為了測(cè)更低的溫度，必須選用凝固點(diǎn)低的有機(jī)液體，如酒精、甲苯等。 有機(jī)液體的膨脹系數(shù)大，能測(cè)量的溫度低，如戊烷能測(cè)到200。但有機(jī)液體容易沾濕玻璃，毛細(xì)現(xiàn)象嚴(yán)重，因而毛細(xì)管不能做的很細(xì)，否則讀數(shù)很不方便，測(cè)量的精度也要降低。此外，有機(jī)液體的比熱容大，傳熱慢。盡管如此，它們?cè)诘蜏胤秶鷥?nèi)

3、仍得到了廣泛應(yīng)用。2、溫度計(jì)的變化溫度是對(duì)冷熱程度的一種數(shù)值表示，溫度的測(cè)量是熱學(xué)中的第一個(gè)重要問(wèn)題。.很早以前，人們依靠自身的感覺(jué)來(lái)判斷物體的冷和熱（圖001），這種方法是極不可靠的。隨著社會(huì)的發(fā)展，人們希望有一種能準(zhǔn)確表示物體冷熱程度的儀器來(lái)適應(yīng)生產(chǎn)和生活的需要。于是溫度計(jì)應(yīng)運(yùn)而生。001該處有圖 1603年，意大利物理學(xué)家伽利略制成了利用氣體體積變化探測(cè)溫度變化的驗(yàn)溫器。它用底部為球狀的玻璃管充滿(mǎn)空氣后倒插在水中，再對(duì)球部加熱排出部分空氣，待管內(nèi)空氣冷卻到室溫后水上升到管中一定高度，玻璃管內(nèi)的水位隨著周?chē)鷾囟茸兓淖?，這是世界上第一個(gè)測(cè)量溫度的儀器?！皻怏w溫度計(jì)”簡(jiǎn)單而靈活，可以在小范

4、圍內(nèi)反映被測(cè)物體的溫度。但是，由于水面露在大氣中，大氣壓的變化嚴(yán)重影響溫度計(jì)的準(zhǔn)確性。據(jù)史料記載，我國(guó)清代初期科學(xué)家黃履莊制作的“驗(yàn)冷熱器”，能“診試虛實(shí)，分別氣候”，可能也是空氣溫度計(jì)的一種。 17世紀(jì)中期，有人把氣體測(cè)溫儀中的空氣換成水和酒精，在一個(gè)相當(dāng)大的裝滿(mǎn)水或酒精的玻璃球上連接一根細(xì)直玻璃管，利用液體本身的熱脹冷縮來(lái)指示溫度的高低，制成了最早的液體溫度計(jì)。它不受大氣壓的影響，又比較靈敏。但是，這種溫度計(jì)在低溫時(shí)水會(huì)結(jié)冰，并使玻璃球破裂，因此不能測(cè)低溫；若裝滿(mǎn)酒精，又容易揮發(fā)、沸騰，不能測(cè)高溫。 法國(guó)物理學(xué)家阿蒙頓用汞代替酒精和水，首先制成了汞溫度計(jì)。由于汞的體積隨溫度變化比較明顯，又

5、不容易混入灰塵，不需著色，容易觀察，是制造溫度計(jì)的理想液體，至今仍然廣泛應(yīng)用。但這種溫度計(jì)管口敞開(kāi)，攜帶時(shí)不能翻倒，而且汞蒸汽有劇毒，致使這種溫度計(jì)的推廣和應(yīng)用仍然受到影響。 1714年，德國(guó)物理學(xué)家華倫海特制成了比較完善的溫度計(jì)。他對(duì)裝汞的溫度計(jì)加熱，使其汞面上升到管頂?shù)臅r(shí)候封閉玻璃管，汞冷卻后下降，管上部成為真空。他將當(dāng)時(shí)在實(shí)驗(yàn)室所能得到的最低溫度（冰和食鹽混合物的溫度）定為零度；將純水的冰點(diǎn)定為32度；沸點(diǎn)定為212度，刻在玻璃管上，用這種溫度計(jì)可以準(zhǔn)確測(cè)定常見(jiàn)物體的溫度，得到準(zhǔn)確的溫度示數(shù)。這種溫度計(jì)刻度分得細(xì)而均勻，使用方便、安全，很快得到普遍應(yīng)用。后來(lái)這種表示溫度的方法被定為“華氏

6、溫標(biāo)”，它的單位叫“華氏度”，用符號(hào)“F”表示。在“華氏溫標(biāo)”里，水保持液態(tài)的溫度范圍是180度（與半圓的度數(shù)相同），人體溫度大約是100度。目前在美國(guó)、加拿大和我國(guó)的香港地區(qū)仍然沿用這種溫標(biāo)。 目前世界上使用最廣泛的是“攝氏溫標(biāo)”，還有科學(xué)研究中常用的“熱力學(xué)溫標(biāo)”，將在第十二章作介紹。 在近代科學(xué)研究中，人們發(fā)現(xiàn)了許多新的物理現(xiàn)象，相應(yīng)誕生了多種不同用途的溫度計(jì)來(lái)滿(mǎn)足研究和使用需要。常見(jiàn)的有：利用纏在一起的兩種不同金屬熱膨脹的差異來(lái)移動(dòng)指針示數(shù)的雙金屬溫度計(jì)；根據(jù)高溫物體熱輻射強(qiáng)度與溫度的關(guān)系設(shè)計(jì)的輻射高溫計(jì)；根據(jù)熾熱物體發(fā)光的亮度與溫度的關(guān)系設(shè)計(jì)的光測(cè)高溫計(jì)；利用導(dǎo)電物質(zhì)導(dǎo)電性隨溫度變化

7、的特性和規(guī)律作成的精度很高的鉑絲溫度計(jì)；根據(jù)熱電偶現(xiàn)象制成的靈敏度和準(zhǔn)確度高、測(cè)量范圍大、穩(wěn)定性好的溫差電偶溫度計(jì)；紅外溫度計(jì) 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新的測(cè)溫手段將不斷產(chǎn)生，測(cè)溫儀器也會(huì)不斷完善和更新。3、水的沸點(diǎn)與壓強(qiáng)的關(guān)系 在一般情況下，液體的沸點(diǎn)隨液面上氣壓增大而升高。水的沸點(diǎn)與壓強(qiáng)的數(shù)量關(guān)系如表中所示：p/×105Pa0.9460.9600.9730.9860.9991.0131.0261.0402.0263.0394.052t/98.1198.5098.8899.2699.63100100.4100.71201331434、過(guò)熱現(xiàn)象水在容器中經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間沸騰后，繼續(xù)不停水加熱，水

8、溫已達(dá)到沸點(diǎn)以上，但水并不沸騰，這種現(xiàn)象稱(chēng)為過(guò)熱現(xiàn)象。這是由于沸騰是在液體內(nèi)部和器壁上的小氣泡周?chē)M(jìn)行的汽化過(guò)程，這些小氣泡稱(chēng)為汽化核。長(zhǎng)時(shí)間沸騰的液體中汽化核逐漸減少，甚至缺少汽化核，沸騰減弱。液體從外界吸收的熱大于液體汽化散失的熱，使液體溫度升高到沸點(diǎn)以上，便產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象。但液體的過(guò)熱狀態(tài)并不穩(wěn)定，稍有攪動(dòng)或加入少量的水，液體便會(huì)立即沸騰，使溫度降低到沸點(diǎn)。5、熱力學(xué)溫度 熱力學(xué)溫標(biāo)是在熱力學(xué)第二定律的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的最為科學(xué)的溫標(biāo)，過(guò)去也叫開(kāi)氏溫標(biāo)或絕對(duì)溫標(biāo)。由熱力學(xué)溫標(biāo)定義的溫度叫熱力學(xué)溫度。熱力學(xué)溫度的單位是開(kāi)爾文，簡(jiǎn)稱(chēng)開(kāi)，符號(hào)是K。熱力學(xué)溫度是以水的三相點(diǎn)來(lái)定義的，規(guī)定水的三相點(diǎn)的溫度為273.16K。水的三相點(diǎn)是水、水蒸氣和冰共存的狀態(tài)。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的冰點(diǎn)實(shí)際上是水、冰、空氣的一種混合狀態(tài)，水的冰點(diǎn)的溫度是273.15 K，即冰點(diǎn)比水的三相點(diǎn)的溫度低0.01K。攝氏溫度以冰點(diǎn)為零度。 熱力學(xué)溫度單位開(kāi)爾文是國(guó)際單位制的七個(gè)基本單位之一。攝氏度也是國(guó)際單位制中的單位，攝氏度與開(kāi)爾文所表示的溫度間隔相等，攝氏溫度t與熱力學(xué)溫度T的換算