温度计量的发展

　　1　测温学的起源和经验温标

　　1592年伽利略(Galileo)研制了空气温度计,它根据空气的热胀冷缩,使玻璃管中的水位发生变化,从而指示温度高低。人们通常把温度计的发明归功于伽利略。

　　经过长期的实践,人们逐渐总结出要准确测量温度,必须具备合适的测温物质、稳定的固定点、合理的分度方法三个条件。

　　1724年华伦海特取人体温度为一个固定点,定义为96度,水的凝固点为另一个固定点,定为32度,创立了华氏温标,用符号℉表示。

　　1742年瑞典学者摄休斯(Ander celsius)把水沸点和冰融点两点之间均分100等份建立一个温标,这就是摄氏温标,摄氏温度以符号℃表示。

　　经验温标在历史上起过重要的作用,但存在很大的缺点,它的定义有很大的随意性,定义的范围太窄,把温度与测温物质的膨胀关系看成简单的正比关系。

　　2　理想气体温标

　　人们在研究中发现,当气体的压强趋近于零时,气体的特性趋近于理想气体。理想气体的状态方程为:

　　式中:P、V—给定质量气体的压强和体积,n、R为气体的摩尔数和普适常数。

　　理想气体严格遵守三条定律:即波义耳-马特略定律,查理定律和盖·吕萨克定律。由理想气体的状态方程很容易得出两个关系式

　　可以看出温度只与理想气体的压强或体积有关,而与测温物质无关。

　　实验还证明当气体的压强很小时,它的压强膨胀系数和体积膨胀系数在测量误差范围内相等,约等于1/273. 15×1/度。理想气体的等容和等压的延长线都交于一点,即在温度坐标轴的t=-273. 15℃处(如图1所示),理想气体温标给出了绝对零度的概念。

　　3　热力学温标

　　英国物理学家威廉·汤姆森(W illiam Thomson)即开尔文(Kelvin)根据查理定律和理想气体的压强膨胀系数认识到,在零下273. 15摄氏度时气体的动能为零,因而是真正的零度。1848年他以理想热机的热功关系为基础,以一种最简单的选择给出了关系式:

　　根据此式建立的温标称为热力学温标,也称为绝对热力学温标。它是以热力学第二定律为基础的温标,是一种科学的温标,人们通常把用这种方法定义的温度称为热力学温度。热力学温度是国际上公认的最基本的温度,一切温度测量(包括国际温标)最终都以它为准。温度测量的基础是热力学温标,它用来保证温度量值的准确、一致和正确传递。

　　1854年开尔文又进一步指出,只要选定一个固定点,给出它在热力学温标上的温度值,就能把热力学.

　　4　热力学温度的测量