第三章温度测量教学ppt课件

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1、第3章温度的测量3.1温标及其传递3.2常用温度传感器3.3晶体管与集成温度传感器3.4辐射式温度计3.5其他温度传感器3.6某些温度测量的方式1温度是国际单位制给出的基本物理量之一，它是工农业生产、科学试验中需要经常测量和控制的主要参数，也是与人们日常生活紧密相关的一个重要物理量。通常把长度、时间、质量等基准物理量称作“外延量”，它们可以叠加，例如把长度相同的两个物体连接起来，其总长度为原来的单个物体长度的两倍；而温度则不然，它是一种“内涵量”，叠加原理不再适用，例如把两瓶90℃的水倒在一起。其温度绝不可能增加，更不可能成为180℃。从热平衡的观点看，温度可以作为物体内部分子无

2、规则热运动剧烈程度的标志，温度高的物体，其内部分子平均动能大；温度低的物体其内部分子的平均动能亦小。热力学的第零定律指出：具有相同温度的两个物体，它们必然处于热平衡状态。当两个物体分别与第三个物体处于热平衡状态，则这两个物体也处于热平衡状态，因而这三个物体将处于同一温度。据此，如果我们能用可复现的手段建立一系列基准温度值，就可把其它待测物体的温度和这些基准温度进行比较，得到待测物体的温度。3.1温标及其传递2一、温标温标就是衡量温度的标准尺度，它规定温度的起始点和测温的基本单位。1.经验温标根据某些物质体积膨胀与温度的关系，用实验方法或经验公式所确定的温标称为经验温标。(1)华氏

3、温标1714年德国人法勒海特(Fahrenheit)以水银为测温介质，制成玻璃水银温度计，选取氯化铵和冰水的混合物的温度为温度计的零度，人体温度为温度计的100度，把水银温度计从0度到l00度按水银的体积膨胀距离分成100份，每一份为1华氏度，记作“1℉”。按照华氏温标，则水的冰点为32℉，沸点为212℉。3.1温标及其传递3(2)摄氏温标1740年瑞典人摄氏(Celsius)提出在标准大气压下，把水的冰点规定为0度，水的沸点规定为100度。根据水这两个固定温度点来对玻璃水银温度计进行分度。两点间作100等分，每一份称为1摄氏度。记作1℃。摄氏温度和华氏温度的关系为T(℉)=1.

4、8t℃+32(3-1)式中T——华氏温度值;t——摄氏温度值。3.1温标及其传递4经验温标均依赖于其规定的测量物质，测温范围也不能超过其上、下限(如摄氏为0℃、l00℃)。另外，经验温标存在主观性，具有很大的局限性，很快就不能适应工业和科技等领域的测温需要。2.热力学温标1848年由开尔文(Ketvin)提出的以卡诺循环(Carnotcycle)为基础建立的热力学温标，是一种理想的理论温标，它是国际单位制中七个基本物理单位之一。该温标把理想气体压力为零时对应的温度——绝对零度（是在实验中无法达到的理论温度，而低于0K的温度不可能存在）与水的三相点温度分为273．16份，每份为1K

5、(Kelvin)。热力学温度的单位为“K”。53.绝对气体温标从理想气体状态方程入手，来复现热力学温标叫绝对气体温标。由波义耳定律：PV=RT式中P——一定质量的气体的压强；V——该气体的体积；R——普适常数；T——热力学温度。当气体的体积为恒定(定容)时，其压强就是温度的单值函数。这样就有：T2/T1=P2/P1这种比值关系与开尔文(Ketvin)提出、确定的热力学温标的比值关系完全类似。因此若选用同一固定点(水的三相点)来作参考点，则两种温标在数值上将完全相同。理想气体仅是一种数学模型，实际上并不存在，故只能用真实气体来制作气体温度计。由于在用气体温度计测量温度时，要对其读数

6、进行许多修正(诸如真实气体与理想气体之偏差修正，容器的膨胀系数修正等）63.国际实用温标和国际温标经国际协议产生的国际实用温标，其指导思想是要它尽可能地接近热力学温标，复现精度要高，且使用于复现温标的标准温度计，制作较容易，性能稳定，使用方便，从而使各国均能以很高的准确度复现该温标，保证国际上温度量值的统一。第一个国际温标是1927年第七届国际计量大会决定采用的国际实用温标。此后在1948、1960、1968年经多次修订，形成了近20多年各国普遍采用的国际实用温标称为(ITS一68)。1989年7月第77届国际计量委员会批准建立了新的国际温标，简称ITS一90。为和IPTS一68

7、温标相区别，用表示ITS一90温标。7（1）重申国际实用温标单位仍为K，1K等于水的三相点时温度值的1/273.16；（2）把水的三相点时温度值定义为0.01℃（摄氏度），同时相应把绝对零度修订为-273.15℃；这样国际摄氏温度（℃）和国际实用温度（K）关系为：（3-1）在实际应用中，为书写方便，通常直接用分别代表和；（3）规定把整个温标分成4个温区，其相应的标准仪器如下；①0.65—5.0K，用3He和4He蒸汽温度计；②3.0—24.5561K，用3He和4He定容气体温度