升华和凝华导学案(4)

2019-04-23 14:57

国家使用。

1742年,瑞典天文学家摄耳修斯创立了摄氏温度,这种温度我们非常熟悉。 1848年英国科学家开尔文创立了开氏温标,由国际计量大会命名为热力学温标,这是至今为止最为科学的温标。1K=1℃,0K=-273℃所以摄氏温度与热力学温度T的关系是:

T=t+273(K)。 人体的真实温度 研究表明,人体不同部位的温度是不同的。代表人体真实温度的是心脏和脑部的血液温度,叫基础温度或核心温度(core temperature),记作tc。这个温度无法临床测量。

最接近基础温度的是人体内的肺动脉、膀胱内、食道内和鼓膜处的温度,可近似认为与基础温度相等,这叫局域温度。除了鼓膜外,在日常测量中也是很难测量的。

在日常体温测量中,是测量人体口腔(即舌下)、直肠(肛门内)或腋下的温度,分别记作to、tr和ta。这些部位的温度容易测量,也相当稳定。但这些局部的温度都互不相同,

而且与基础温度有较大的差别,不代表人体的真实温度。不同的人这些温度与基础温度的差别也是不同的。文献报道,口腔温度to平均比肺动脉温度低0.4℃,腋下温度ta平均比

肺动脉温度低0.7℃。传统上人们习惯把口腔温度to作为体温的代表,或称为体温的参照温度,以to=37.0℃作为发烧与否的参照标准。

当然也可以测量皮肤表面的温度(如额头温度)来作为体温参照温度,记作ts。但这样做太粗糙了。因为ts是不稳定、不确定的一个值,我们将在下面介绍皮肤表面红外温度计时

再加以详细解释。

不论我们测量哪一个部位的温度,他们与核心温度tc都有差别,这个温度差别是由人体生理因素形成的,叫做生理差别。 温度测量仪

温度测量仪表是测量物体冷热程度的工业自动化仪表。

最早的温度测量仪表,是意大利人伽利略于1592年创造的。它是一个带细长颈的大玻璃泡,倒置在一个盛有葡萄酒的容器中,从其中抽出一部分空气,酒面就上升到细颈内。当外

界温度改变时,细颈内的酒面因玻璃泡内的空气热胀冷缩而随之升降,因而酒面的高低就可以表示温度的高低,实际上这是一个没有刻度的指示器。

1709年,德国的华伦海特于荷兰首次创立温标,随后他又经过多年的分度研究,到1714年制成了以水的冰点为32°、沸点为212°、中间分为180°的水银温度计,即至今仍沿用的

华氏温度计。 水银温度计

它是利用水银热胀冷缩的性质而制造的一种测温计。高温可以测到300℃。由于熔点关系,测量-30℃以下的低温时则不能使用。

制造水银温度计,首先应选取壁厚、孔细而内径均匀的玻璃管,经酸洗等过程使管内洁净。一端加热并吹成一个壁薄的球形或圆柱形的容器。水银是在某种特定温度下注入球形容

器与玻管之中,此时水银的温度应比以后所测之最高温度还要高些。然后用火焰将灌满水银玻管的顶端封闭。当水银温度降低时开始收缩,于是在水银柱的上部管内出现一段真空

。温度计的定标分度,首先要确定两个固定标点,作为永不改变的标记。将温度计液泡部分,插入在一标准大气压下正在熔解的冰块中,当水银柱下降至某一处稳定时,刻一记号

作为下固定点。然后再将温度计的整体,置于处在一标准大气压下的水蒸气中,当水银柱上升停在某一位置不动时作一记号为上固定点。此二固定点间的距离,称为基本标距。此

标距的长短与温度计的管径以及液泡的容积有关。将这段标距分成100等分,每一等分即为一度。在下固定点处标0°记号,在上固定点标100°记号。在熔点以下及沸点以上还可

刻同样长的标度。刻在0°以下的标度,称为冷度,刻在0°以上称热度。由于温度计的基本标度被均分为100等分,故称百分温度计,又称摄氏温度计。除摄氏温标外也有采用华

氏温标的,此温标以32°为冰点,以212°为沸点,其中等分180个刻度。华氏温度计用字母F表示。

水银温度计存在一定的缺点,例如,玻璃管的内径不可能完全相同,尽管每个刻度与每个刻度之间的距离相等,但由于管的内径不同,则每刻度之间水银液柱的体积并不相等,因

而造成误差。当玻璃管内水银受热体积膨胀的同时,温度计的玻璃管及液泡部分的玻璃也受热膨胀。结果所读出的只不过是水银膨胀数值与玻璃膨胀数值之间的差数而已。由于水

银的凝固点(-38.87℃)与沸点(356.7℃)的关系,故它的计量只能在这个范围之内,可以测高温。若用以测低温,则必受限制。 有关温度计的介绍

酒精温度计构造与水银温度计相同,唯管内装有含红色染料的酒精。便于观察,此种温度计是用酒精为工作物质。因酒精的沸点(78℃)较低,凝固点在-117℃,因此多用酒精温

度计作测低温物质。

煤油温度计的工作物质是煤油,它的沸点一般高于150℃,凝固点低于-30℃。所以煤油温度计的量度范围约为-30~150℃。因酒精的沸点是78℃,凝固点是-114℃。

酒精温度计能比煤油温度计测更低的温度,但高于78℃的温度它就不能测定了。从中学物理实验室经常要测量的温度范围来看,煤油温度计比酒精温度计更适用。当学生看到温度

计的刻度在100℃,却不加分析地把温度计说成是酒精温度计,这是错误的(酒精温度达到78℃就已经沸腾了,岂能有100℃的温度刻度)。目前中学实验室里所用的装有红色工作

物质的温度计,一般都是煤油温度计,而不是酒精温度计。

高温计测量由物体辐射形成的极高温度(约1000℃以上)用的装置。它用在冶金工业和其他技术部门。由于待测温度的范围不同。高温计的类型亦有多种,如光测高温计,辐射高

温计,电阻温度计及热电偶温度计等。 低温计用来测量极低温度的温度计。管内盛无色酒精及一个哑铃状黑色细小的玻璃棒,用时平放,温度降低时酒精收缩,由表面张力作用使棒下降;温度升高时,此小棒即附着不

动。若再作测定时,可将温度计倒立即可恢复原状。

电阻温度计是利用导体电阻随温度变化而改变的性质而制成的测温装置。通常是把纯铂细丝绕在云母或陶瓷架上,防止铂丝在冷却收缩时产生过度的应变。在某些特殊情况里,可

将金属丝绕在待测温度的物质上,或装入被测物质中。在测极低温的范围时,亦可将碳质小电阻或渗有砷的锗晶体,封入充满氦气的管中。将铂丝线圈接入惠斯通电桥的一条臂,

另一条臂用一可变电阻与两个假负载电阻,来抵偿测量线圈的导线的温度效应。电阻将按下列公式随温度发生变化: R=R0(1+aθ)

式中R是θ℃的电阻,R0是0℃时的电阻,a是常数。比较精确的式子是: R=R0(1+aθ+bθ)

式中b是第二个常数。电阻温度计在-260~1200℃范围内,可作极精确的测定。它适用范围广,远远超出水银温度计。可作测温的标准。 温差电偶温度计利用温差电偶来测量温度的温度计。将两种不同金属导体的两端分别连接起来,构成一个闭合回路,一端加热,另一端冷却,则两个接触点之间由于温度不同,将

产生电动势,导体中会有电流发生。因为这种温差电动势是两个接触点温度差的

函数,所以利用这一特性制成温度计。若在温差电偶的回路里再接入一种或几种不同金属的导线,

所接入的导线与接触点的温度都是均匀的,对原电动势并无影响,通过测量温差电动势来求被测的温度,这样就构成了温差电偶温度计。这种温度计测温范围很大。例如,铜和康

铜构成的温差电偶的测温范围在200~400℃之间;铁和康铜则被使用在200~1000℃之间;由铂和铂铑合金(铑10%)构成的温差电偶测温可达千摄氏度以上;铱和铱铑(铑50%)

可用在2300℃;若用钨和钼(钼25%)则可高达2600℃。

光测高温计是利用热源辐射的亮度和温度的关系来测量高温的仪器。当光测高温计对着熔铁炉时,从其望远镜(望远镜管内装一红色玻璃滤色镜及一个小灯泡)里看到灯泡的黑色

灯丝及后面炉火的强光。灯丝和电源与可变电阻串接,调节可变电阻的阻值使适当的电流通过灯丝。直到灯丝的亮度与炉火的亮度相同时为止。如果事先在安培表上将已知温度值

刻好,则由安培表的读数就可以直接读出温度的数值。测温时,不需将仪器与被测体接触,因此光测高温计,可用来测很多金属的熔点以上的温度。

全辐射高温计是一种测量高温辐射源的仪器。将来自辐射源的辐射,经凹面镜会聚到一块涂黑的箔片上,此箔片贴在温差电偶上。根据测出的温差电动势,即可知道箔片的温度。

于是从箔片上的温度反映,得知辐射源的温度。 最高最低温度计即“息克斯温度计”。它能指出在测量时间内所达到的最高温度和最低温度,但不能指出确切的时间。管内分别装入水银和无色酒精,由于酒精与水银膨胀系数悬

殊,当温度上升时,酒精膨胀,于是迫使水银挤向毛细管内而上升,上指针亦随之而上升,指示到达最高温度;当温度下降,则水银回流至另一管,将下指针推至最低温度处。

贝克曼温度计也是一种玻璃管里贮有水银的温度计。它的构造特点是在装水银的细管上部,有一个可调节水银量的空泡,通过调节水银的流入量,从而改变可测温度的高低,但整

个管长只允许有几度范围的温度变化。它的用途是能比较准确地测量温度差。刻度可直接读出0.01℃,可估计到0.001℃,相当精确。这一温度计的整个测温范围仅有5℃或6℃,

所以它能测5℃或6℃的温度差。

簧片温度计是在水银面上放一短小的铁棒,当温度变化上升时,水银推棒前进;

温度下降时,水银缩回,而铁棒则留在实际温度所到的最高刻度处。记录最高温度时,将此测温计

横放。如计划再作测定时,可用磁铁将铁棒吸回,或将温度计直立即可。 气体温度计利用一定质量的气体作为工作物质的温度计。用气体温度计来体现理想气体温标为标准温标。用气体温度计所测得的温度和热力学温度相吻合。气体温度计是在容器里

装有氢或氮气,它们的性质可外推到理想气体。这种温度计有两种类型:定容气体温度计和定压气体温度计。定容气体温度计是气体的体积保持不变,压强随温度改变。定压气体

温度计是气体的压强保持不变,体积随温度改变。

定容气体温度计是保持气体体积不变,由气体的压强算出所测温度的一种装置。测温泡(材料由待测温度范围和所用的气体决定)内贮有一定质量的气体(一般装有氦,氢或氮气 ),经毛细管与水银压强计的左臂相连。测量时,使测温泡与待测系统相接触,然后上下移动压强计的右臂M',使左臂中的水银面在不同的温度下始终保持固定在同一位置0处,

以保持气体的体积不变。当待测温度不同时,气体的压强不同,这个压强可由压强计两臂水银面的高度差h和右臂上端水银面所受的大气压强求得。这样,就可由压强随温度的改

变来确定温度。在实际测量的过程中,还必须考虑到各种误差的影响,例如,测温泡和毛细管的体积随温度的改变,以及毛细管中那部分气体的温度与待测温度不一致等等。因此

,对测量的结果还必须进行修正。

定压气体温度计是保持气体的压强不变,由气体的体积算出所测温度的装置。这种温度计的结构比定容气体温度计复杂,操作和修正工作也麻烦得多,除在高温范围外,在实际工

作中一般都使用定容气体温度计。 温标是怎样定出来的 我们知道,温度计可以用来测量物体的温度,但是温度计上表示温度的标准是怎样定出来的呢?首先定出温标的是德国物理学家华伦海特。他以冰的熔点和水的沸点这两个温度点

作为基点,再以水银温度计来分度。在水银柱上,他把这两个温度点之间分成了180个小格,每一小格是1度,这就是华氏度,以℉表示。然而,他并没有把冰的熔点定为0℉,而


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