摄氏度和开尔文的换算(摄氏23度等于华氏多少度)

温度计是温度计的总称。有煤油温度计、酒精温度计、水银温度计、气体温度计、电阻温度计、热电偶温度计、辐射温度计、光温度计等。根据不同的测温材料和不同的测温范围。最

温度计是温度计的总称。有煤油温度计、酒精温度计、水银温度计、气体温度计、电阻温度计、热电偶温度计、辐射温度计、光温度计等。根据不同的测温材料和不同的测温范围。

最早的温度计是伽利略在1593年发明的。他的第一个温度计是一个玻璃管,一端开口,另一端是核桃大小的玻璃灯泡。使用时,先加热玻璃泡,然后将玻璃管插入水中。随着温度的变化,玻璃管中的水面会上下移动,根据移动量可以判断温度的变化和温度的高低。这种温度计受外界大气压力等环境因素影响较大,因此测量误差较大。

摄氏度和开尔文的换算(摄氏23度等于华氏多少度)插图

伽利略温度计伽利略温度计

后来伽利略的学生和其他科学家在此基础上反复改进,比如把玻璃管倒过来,在管内放入液体,密封玻璃管。其中,法国人Bliaux在1659年制作了温度计。他减小了玻璃灯泡的体积,并将测温物质改为水银。这样的温度计已经有了现在温度计的雏形。后来,沃伦·海特在1709年用酒精,在1714年用水银作为测温物质,制成了更精确的温度计。他调查了水的沸腾温度,水和冰混合时的温度,盐水和冰混合时的温度。经过反复实验和批准,将一定浓度盐水的温度定为0℉,纯水的温度定为32℉,水在标准大气压下的沸腾温度定为212℉,代表华氏温度。这是华氏温度计。

在华氏温度计出现的同时,勒穆埃尔也设计制造了温度计。他认为水银的膨胀系数太小,不能作为测温物质。他致力于研究用酒精作为测温物质的优点。经过反复实践,他发现在水的冻结温度和沸腾温度之间,含有1/5水的酒精的体积从1000单位体积增加到1080单位体积。于是,他把冰点和沸点分成80份,设定为他的温度计的温度划分。这是列支敦士登温度计。

摄氏度和开尔文的换算(摄氏23度等于华氏多少度)插图(1)

实验室温度计,测量范围-20 ~ 120 ℃实验室温度计,测量范围-20 ~ 120℃

华氏温度计制造出来30多年后,在1742年,珀尔修斯改进了华氏温度计的刻度。他把水的沸点定在零度,把水的冰点定在100度。后来,他的同事施洛默把两个温度点的数值反过来,就成了现在的摄氏温度,用℃表示。华氏温度和摄氏温度之间的关系是

摄氏度和开尔文的换算(摄氏23度等于华氏多少度)插图(2)

现在英美等国在日常生活中仍然使用华氏温度,而中国、法国等大多数国家使用摄氏温度。

热力学温标是建立在热力学第二定律基础上的最科学的温标。过去也叫开尔文温标或绝对温标。热力学标度定义的温度称为热力学温度。热力学温度的单位是开尔文,简写为Kai,符号为k,热力学温度由水的三相点定义,为273.16K水的三相点是水、水蒸气和冰的共存。在标准大气压下,水的冰点实际上是水、冰和空气体的混合状态。水的冰点温度为273.15K,即冰点比水的三相点低0.01K。摄氏零度是冰点。

度-日开尔文是国际单位制的七个基本单位之一。摄氏也是国际单位制中的一个单位。摄氏度等于用开尔文表示的温度区间。摄氏度T和热力学温度T之间的换算关系为

t = T - 273.15 ℃

摄氏度和开尔文的换算(摄氏23度等于华氏多少度)插图(3)

体温计,量程36 ~ 42 ℃,分度值0.1 ℃温度计的量程为36 ~ 42℃,分度值为0.1℃

(1)水银温度计的量程

水银的冰点是-38.87℃,标准大气压下的沸点是365.58℃。水银温度计的测温范围只有-38.87 ~ 365.58℃吗?不会。液体的冰点和沸点都与液位处的压力有关,尤其是沸点随压力变化显著。通过改变液位处的气体压力,可以大大增加水银温度计的测温范围,特别是在高温段。一般液体温度计是真空在液柱之上,这种水银温度计的上限一般小于300℃。但如果在毛细管的上部充入2.02×106 Pa的氮气,水银的沸点将提高到582.4℃,温度计的上限至少为500℃。如果用耐压的应时玻璃,在毛细管的上部充入5.05×105 ~ 6.06×105 Pa的氮气,水银的沸点会在750℃以上,达到这个水银温度计的上限。

(2)怎样才能把温度计的刻度做得更细?

把温度计的刻度做得更细,就是提高温度计的灵敏度(也叫灵敏度,或最小分度值)。考虑到人眼的分辨能力,体温计上相邻两条刻线之间的距离一般为0.3 ~ 0.5 mm,如果用放大镜或望远镜读数,可以把刻线标注的更近一些,但由于刻线本身有一定的宽度,不可能把刻线标注的太近。对于温度计来说,温度每变化1℃,液柱上升的时间越长,刻度就可以标得越细。在已经选择水银作为测温材料的情况下,如何才能让温度计的刻度更细?从温度计的结构上,可以从两个方面入手。一个是把体温计下面的储物袋放大。储存的液体越多,受热后膨胀越大;第二是让毛细血管变细。在膨胀液体不变的情况下,毛细管越细,液柱上升的距离越长。但是这两种方法都有一定的局限性。首先,收纳袋不要做的太大。如果做得太大,会储存太多的汞,玻璃墙会承受更大的压力。如果玻璃泡做得太厚,会对传热产生不利影响。此外,过多的汞会在达到热平衡的过程中吸收过多的热量,不仅影响测量速度,还会增加系统误差。其次,毛细血管不能太细。如果毛细管太细,液柱容易破裂。在温度计的实际设计和制造中,需要结合需求和可能性,考虑多种因素,选择最佳方案。

另外,标尺的精细度与测量范围是矛盾的。由于温度计不能做得太长,要想刻度细,就要缩小量程。

(3)其他种类的温度计

随着科学技术的发展和现代工业技术的需要,温度测量技术不断提高。随着测温范围越来越广,根据不同的要求,制造出不同的测温仪表。这里有几个。

气体温度计多采用氢气或氦气作为测温材料,因为氢气和氦气的液化温度很低,接近绝对零度,所以其测温范围很广。这种温度计准确度高,多用于精密测量。

电阻温度计分为金属电阻温度计和半导体电阻温度计,两者都是根据电阻随温度变化的特性制作的。电阻温度计方便可靠,已被广泛使用。一般电阻温度计的量程为-260 ~ 600℃。

摄氏度和开尔文的换算(摄氏23度等于华氏多少度)插图(4)

电阻温度计电阻温度计

热电偶温度计是工业上广泛使用的温度测量仪器。由热电现象构成。两种不同的金属线焊接在一起形成工作端,另外两端与测量仪器连接形成电路。当工作端置于被测温度时,如果工作端的温度与自由端的温度不同,就会产生电动势,于是就会有电流流过电路。通过测量电量,可以利用一个已知地方的温度来测量另一个地方的温度。这种温度计由铜-康铜、铁-康铜、镍铬-康铜、金-钴-铜、铂-铑等组成。适用于温差较大的两种物质之间的高温和低温的测量。一些热电偶可以测量高达3 000℃的高温,而另一些可以测量接近绝对零度的低温。

汞是一种导电性很好的液态金属,将其制成电接点温度计,对实现温度自动控制有很大作用。原理很简单。两根金属丝分别安装在温度计毛细管的指定位置。当温度上升到上层金属线所在的位置时,水银柱连接两根金属线,电路接通;当温度下降,水银柱离开上层导线时,电路断开。外接电源、继电器等设备,温度可自动控制。常用的电接点温度计有两种:一种是固定式电接点温度计,另一种是可调式电接点温度计。两者的区别在于,前者的两根导线的位置固定在某一设定位置,而后者的两根导线中至少有一根的位置可以任意调整(或在一定范围内)。

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测温枪测温枪

高温温度计是指专门用于测量500℃以上温度的温度计,包括光学温度计、比色温度计和辐射温度计。高温温度计的原理和结构比较复杂,这里就不讨论了。它的测量范围在500℃以上,所以不适合低温测量。

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