温度计量漫谈温标定义的固定点(一)

　　一、物质的相变

　　ITS-90国际温标中所选用的固定点(纯物质的三相点、沸点和凝固点)都是根据物质的相变过程实现的。所选用的固定点绝大部分都是纯物质的相变点。

　　所谓相，是指系统中物理性质均匀的部分，它和其他部分之间由一定分界面隔离开来，相是物质以固态、液态、气态存在的具体形式。自然界中的许多物质都是以固、液、气三种状态存在的，它们在一定条件下可以平衡存在，也可以相互转变。实验证明，在压强恒定的条件下，由同一物质的固态和液态所组成的系统，只能在一定温度下保持相平衡，此时固态和液态同时存在。同样，当压强一定时，液体和它的蒸气也只能在一定温度下同时存在，保持相平衡。

　　如水为固体时以冰的状态存在;为液体时，以水的状态存在;为气体时，以水蒸气的状态存在。在某种条件下，水的两种或三种状态可以同时共存，处于平衡状态。在一个标准大气压下，温度为。℃时，冰和水可以同时共存，并处于平衡状态，其中冰和水各称为固相和液相，即两相共存，固液相平衡。通过加热，则可使冰全部变成水;反之，通过冷却，水也可以全部变成冰。两相可以相互转化。

　　所有的纯物质在一定温度和压强下以三相中任一相的形式存在。当温度和压强变化时物质能从一相向另一相变化，如水结冰、水汽化、冰化为水等。物质从一相变为另一相称为相变。纯物质在相变过程中保持其温度恒定不变，这是由于从外界吸收的热量在相变中用来增加分子的内能，而不是升纯物质的温度;反之，内能减少有热量的放出，因此，在纯物质从一相过渡到另一相时会有热量的吸收或释放，而保持在相变过程中温度恒定不变。吸收或释放的热量叫做相变潜热。对熔解所吸收的潜热称为熔解热，汽化所吸收的潜热称为汽化热;反之，所释放的潜热叫做凝固热或冷凝热。由液态转变为气态时，气态时的体积总比液态时大，但是由固态变为液态时，大多数物质熔解时体积要大;但也有少数物质(如冰、秘等)体积反而缩小。物质熔解时的温度叫做熔解温度，也称之为熔点;凝固时的温度叫做凝固温度，也称之为凝固点。对同一物质其凝固点就是它的熔点，凝固时它的固态和液态是可以共存的，即固态和液态共存时的温度叫做熔解温度，熔解时，输入的热量用于使固体物质熔解;在凝固时，液态转变为固态，同时放出热量，因而当物质的温度高于熔点时处于液态;低于熔点时则处于固态。液态及其蒸气共存的相平衡温度叫做沸点;固态及其蒸气之间的相平衡有时是存在的，这时的温度叫做升华点。另外，固态、液态和气态三相共存的平衡态也是可能的，但它只能在一个确定的压强和温度下才能实现，此即通常所说的三相点。在一个标准大气压下，以水升温过程的曲线为例，如图1所示。图1中，AB段处于固体冰状态，温度逐渐上升;Bc段对应于熔解过程处于固、液平衡状态，其温度保持恒定;cD段处于液体状态，温度逐渐上升;而DE段对应于汽化过程处于液体和蒸汽平衡状态，其温度保持恒定。