热力学温标(温度和温标的概念)

冬冷夏热是人体对环境温度的感知。温度是表示物体冷热程度的物理量,其本质是物体中分子热运动平均能量的一种度量。那么如何比较这种火热的运动呢?温度看不见摸不着,也没

冬冷夏热是人体对环境温度的感知。温度是表示物体冷热程度的物理量,其本质是物体中分子热运动平均能量的一种度量。那么如何比较这种火热的运动呢?温度看不见摸不着,也没有质量和形状。人只能通过自身与物体的温度差来大致判断温度,并不完全可靠。比如冬天,在室外摸金属的东西比摸木头的东西感觉更冷。所以人们很容易判断金属的温度比木头低。其实金属和木材的温度是一样的,因为在同样的环境下,与周围物体传热的最终温度会趋于一致。人感觉到温差是因为金属比木头更容易导热,手的温度更容易传导到金属。

热力学温标(温度和温标的概念)

因此,温度需要科学的定义和精确的数值。用来测量物体温度的刻度叫做温标。目前国际上采用的是热力学温度,也称热力学温标。热力学温度基于卡诺循环,与测温性质无关,是最科学最严格的温标。热力学温度由开尔文定义,符号T,单位K(简称开尔文),是国际七大单位之一。1954年,在第十届国际计量大会上,热力学的度日被正式定义为开尔文(oK)。1967年,第13届国际计量大会决定将其改为开尔文(K)。开尔文以绝对零度(0K)为最低温度,将水的三相点温度定义为273.16k,开尔文定义为:水三相点热力学温度的1/273.16。三相点是物质的三相(气相、液相和固相)共存时的温度和压力值。

除了开尔文温标,华氏温标和摄氏温标在我们的日常生活中也很常用。

华氏温标是由德国人沃伦·海特提出的,单位是F,华氏温标将冰、水、氯化铵和氯化钠的混合物的熔点定为0°F,冰为32°F,水为212°F,将32°F到212°F之间的温度范围分成180等份,每等份为1°F,这样,参考点就有了更准确客观的依据。

摄氏刻度,符号T,单位为℃。使用摄氏温标水银作为温度测量介质,并确定水银柱的长度与温度线性相关。冰的熔点为0℃,水的沸点为100℃,将0℃到100℃之间的温度范围分成100等份,每等份为1℃。摄氏温标也是中国最常用的温度表征方法。

开尔文标度和摄氏标度的划分区间是相同的,它们之间的数值差只是一个常数。数值关系表示为T=t+273.15。冰水混合物的温度在0℃时为273.15K,而绝对零度0K在-273.15℃时换算成摄氏温标。

2018年,第26届国际计量大会重新定义开尔文,规定开尔文由玻尔兹曼常数定义,并于2019年5月20日国际计量日正式实施。

(新华网)

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