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計量論壇

標題: 溫度計資料匯集 [打印本頁]

作者: 張劍川 時間: 2008-1-7 21:59
標題: 溫度計資料匯集
溫度計是測溫儀器的總稱。根據所用測溫物質的不同和測溫范圍的不同，有煤油溫度計、酒精溫度計、水銀溫度計、氣體溫度計、電阻溫度計、溫差電偶溫度計、輻射溫度計和光測溫度計等。

最早的溫度計是在1593年由意大利科學家伽利略(1564～1642)發明的。他的第一只溫度計是一根一端敞口的玻璃管，另一端帶有核桃大的玻璃泡。使用時先給玻璃泡加熱，然后把玻璃管插入水中。隨著溫度的變化，玻璃管中的水面就會上下移動，根據移動的多少就可以判定溫度的變化和溫度的高低。這種溫度計，受外界大氣壓強等環境因素的影響較大，所以測量誤差大。后來伽利略的學生和其他科學家，在這個基礎上反復改進，如把玻璃管倒過來，把液體放在管內，把玻璃管封閉等。比較突出的是法國人布利奧在1659年制造的溫度計，他把玻璃泡的體積縮小，并把測溫物質改為水銀，這樣的溫度計已具備了現在溫度計的雛形。以后荷蘭人華倫海特在1709年利用酒精，在1714年又利用水銀作為測量物質，制造了更精確的溫度計。他觀察了水的沸騰溫度、水和冰混合時的溫度、鹽水和冰混合時的溫度；經過反復實驗與核準，最后把一定濃度的鹽水凝固時的溫度定為0℉，把純水凝固時的溫度定為32℉，把標準大氣壓下水沸騰的溫度定為212℉，用℉代表華氏溫度，這就是華氏溫度計。在華氏溫度計出現的同時，法國人列繆爾(1683～1757)也設計制造了一種溫度計。他認為水銀的膨脹系數太小，不宜做測溫物質。他專心研究用酒精作為測溫物質的優點。他反復實踐發現，含有1/5水的酒精，在水的結冰溫度和沸騰溫度之間，其體積的膨脹是從1000個體積單位增大到1080個體積單位。因此他把冰點和沸點之間分成80份，定為自己溫度計的溫度分度，這就是列氏溫度計。華氏溫度計制成后又經過30多年，瑞典人攝爾修斯于1742年改進了華倫海特溫度計的刻度，他把水的沸點定為零度，把水的冰點定為100度。后來他的同事施勒默爾把兩個溫度點的數值又倒過來，就成了現在的百分溫度，即攝氏溫度，用℃表示。華氏溫度與攝氏溫度的關系為
℉＝9/5℃+32，或℃＝5／9(℉-32)。現在英、美國家多用華氏溫度，德國多用列氏溫度，而世界科技界和工農業生產中，以及我國、法國等大多數國家則多用攝氏溫度。隨著科學技術的發展和現代工業技術的需要，測溫技術也不斷地改進和提高。由于測溫范圍越來越廣，根據不同的要求，又制造出不同需要的測溫儀器。下面介紹幾種。

氣體溫度計多用氫氣或氦氣作測溫物質，因為氫氣和氦氣的液化溫度很低，接近于絕對零度，故它的測溫范圍很廣。這種溫度計精確度很高，多用于精密測量。

電阻溫度計分為金屬電阻溫度計和半導體電阻溫度計，都是根據電阻值隨溫度的變化這一特性制成的。金屬溫度計主要有用鉑、金、銅、鎳等純金屬的及銠鐵、磷青銅合金的；半導體溫度計主要用碳、鍺等。電阻溫度計使用方便可靠，已廣泛應用。它的測量范圍為-260℃至600℃左右。

溫差電偶溫度計是一種工業上廣泛應用的測溫儀器。利用溫差電現象制成。兩種不同的金屬絲焊接在一起形成工作端，另兩端與測量儀表連接，形成電路。把工作端放在被測溫度處，工作端與自由端溫度不同時，就會出現電動勢，因而有電流通過回路。通過電學量的測量，利用已知處的溫度，就可以測定另一處的溫度。這種溫度計多用銅——康銅、鐵——康銅、鎳銘——康銅、金鈷——銅、鉑——銠等組成。它適用于溫差較大的兩種物質之間，多用于高溫和低濁測量。有的溫差電偶能測量高達3000℃的高溫，有的能測接近絕對零度的低溫。

高溫溫度計是指專門用來測量500℃以上的溫度的溫度計，有光測溫度計、比色溫度計和輻射溫度計。高溫溫度計的原理和構造都比較復雜，這里不再討論。其測量范圍為500℃至3000℃以上，不適用于測量低溫。

識別物體冷熱的最簡單的方法是利用人的觸覺，但這種測溫手段常常會有誤。如我們將左手放入熱水中，右手放入冷水中，然后再將兩只手一起放入介于以上兩個熱度之間的溫水中，兩只手的感覺就完全不同，原來浸入熱水中的左手會覺得涼，原來浸入冷水中的右手會感覺水熱。在日常生活中尚難以用這種方法作出冷熱的判斷，在科學上就更無大的價值了。科學家需要一種既客觀、又能給出具體數值的判定冷熱的方法，這種需要促進科學家發明了溫度計。

溫度計的原理及最初發明

把兩個冷熱不同的物體放在一起，互相接觸，經過一段時間后，兩個溫度就會達到相同的冷熱程度。這時用科學術語說，它們相互達到了熱平衡。再進一步，如果有三個物體A、B、C，其冷熱程度不同，A和B互相隔開，并使A和B與物體C相接觸。經過一段時間后，A和C及B和C都達到了熱平衡。這時，如果再使A和B相接觸，則會發現A和B之間不發生熱傳遞，各自的溫度也不發生變化。這說明A和B在開始接觸時就處于熱平衡狀態。由此會得到一個結論：如果物體A和B都跟第三個物體C處于熱平衡狀態，則A和B也必定處于熱平衡狀態，即一切互為熱平衡的物體都具有相同的溫度。這就是用溫度計測定物體溫度的依據！

早在公元前250年，比扎提烏姆（Byzantium）的斐羅（Philo）就曾描述過加熱使空氣膨脹的各種實驗。到公元100年，亞里山大里亞的黑倫（Heron）再一次描述過同樣的實驗。說明人類很早就認識到空氣具有熱脹冷縮的性質。這也就是最早的溫度計所應用的原理。

最早的溫度計究竟是誰發明的？曾經有過爭論，有的人把最早的溫度計的發明歸功于荷蘭的有名機械師德里貝爾（C．Drebbel）；也有人把這項優先權歸功于帕杜亞的解剖學家桑托留斯（Sanctorius）；還有人把它歸功于克拉科夫的神父保羅（Paul），倫敦的醫生弗拉德（R．Fludd）及德國的蓋里克。但現代的歷史研究一致同意把溫度計的發明歸功于伽利略。1593年（伽利略的學生維維安尼給出的發明年代），伽利略用一個45厘米長的、麥桿粗細的玻璃管，一端吹成雞蛋大小的玻璃泡，一端仍然開口。伽利略先使玻璃泡受熱，然后把開口端插入水中，使水沿細管向上上升一定的高度。因為泡內的空氣會隨溫度的變化發生熱脹冷縮，水管內的水也會隨之發生升降。這樣就可以用水管內水位的高低表征玻璃泡內空氣的冷熱程度。這就是第一只溫度計。伽利略的另一個學生卡斯特里（B．Castelli）親眼看到伽利略在1603年進行實驗講演時使用了這種溫度計。當然這種溫度計是不會準確的，因為泡內空氣會受大氣壓及溫度起伏的影響，它實際上是一個溫度氣壓計。同時伽利略在管子上的刻度也是任意刻劃的。

1632年，法國物理學家雷伊（J．Ray）第一個改進了伽利略的溫度計。他將伽利略的裝置倒轉過來，將水注入玻璃泡內，而將空氣留在玻璃管中，仍然用玻璃管內水柱的高低來表示溫度的高低。由于這項改進使水成了測溫物質，實際上這成了第一只液體溫度計。它的缺點在于，向上的管口沒有封閉，由于水會不斷蒸發，會影響到測量的準確性?？茖W家就在玻璃泡和玻璃管的相對大小上進行研究，以減少這種蒸發，使液體能在一年的過程中在整個玻璃管的長度內升降。盡管從今天的角度看來這種努力的方向不大對頭，但從溫度計發展完善的全過程來看，這種努力是有價值的，也是必然會出現的。沒有當初在各個方面想方設法的改進，就不會有今天的完善。

1657年，佛羅倫薩西曼托（Cimento）科學院的成員們提出了密封管子的思想，并建議用酒精取代水作為測溫物質，從而使最早的溫度計進入了較為實用的階段。

作者: 張劍川 時間: 2008-1-7 22:00
溫度計的進一步完善

溫度計的進一步完善和發展是沿著兩個方向進行的，一是測溫物質的選擇；二是刻度標準的確定。

測溫物質的研究和確定除上述用酒精取代水作測溫物質的嘗試外，1659年法國天文學家布里奧（I．Boulliau）制造一個溫度計，第一次使用水銀作測溫物質。他本人從1658年5月起至1660年9月，連續進行了兩年多的溫度觀察記錄，僅次于開始于1655年的佛羅倫薩的溫度觀察記錄，成為現存最古老的溫度記錄之一。但到了18世紀，法國的勒奧默有鑒于水銀的膨脹系數小，曾強烈反對使用水銀作測溫物質。他致力于制造一個既方便又能達到精度要求的酒精溫度計。但由于他的溫度計結果不好，并且不同的溫度計也不一致，日內瓦的德呂斯（1727—1817）又恢復使用水銀，并以一個物理學家的身份熱情地呼喊：“自然界給我們這個礦物肯定是為了做溫度計”。 1747年，荷蘭的穆欣布洛克還發明一種特殊溫度計，它是利用金屬細桿的膨脹和收縮原理制成的。35年后韋奇伍德發明的高溫計利用的正是這一原理。 1815年，杜隆和珀替還比較了水銀溫度計和空氣溫度計。他曾假定各個水銀溫度計彼此都是一致的，但勒尼奧證明，事情并非如此。勒尼奧還證明，在0℃和100℃之間，空氣溫度計和普通軟玻璃水銀溫度計非常接近，但空氣溫度計的中間刻度落后于水銀溫度計約0．2℃左右。在250℃時，水銀溫度計的讀數比空氣溫度計高半度以上；在300℃時兩種溫度計的差別已達1℃；350℃時差別達30℃。奧爾舍夫斯基還比較了氫溫度計和水銀溫度計，發現在低溫情況下，氫溫度計還是十分可靠的，當-220℃時，它們的誤差不大于1℃。

究竟什么物質作測溫物質好，在一個時期內，物理學家的認識是相當混亂的。那時他們用“均勻膨脹與否”作為判斷理想測溫物質的標準，如那時常聽人說“水銀溫度計的優點是水銀會均勻地膨脹”，“空氣溫度計的優點是空氣會均勻地膨脹或近似均勻地膨脹”。然而被用來確立這種均勻性的參考標準就很難給出，因為原則上我們可以取任何一種物質作為標準，然后就把那種物質的相等增量定義為溫度的相等增量。但問題在于，若選定一種物質（比如水銀）作為標準物質后，若斷言該物質會“均勻”膨脹，這就武斷了。況且當兩種測溫物質比較時，如果水銀是任定的標準，則空氣就不是完全均勻地膨脹，反之亦然。這種差別直到1848年才由開爾文勛爵第一個揭示出來。他建立了溫度的“絕對熱力學溫標”，該溫標不依賴于任何一種特定物質的特定性質，為溫度計構成了一個比任何特定溫標要好得多的基礎。按照這個我們現在的最終的參考溫標，空氣溫度計所給出的讀數很近似于它。

刻度標準的研究和確定從伽利略到布里奧，測溫術從定性發展到定量，但讀數還沒有統一的標準。西曼托科學院的成員們為溫度計選擇了兩個固定的溫度：一個是冬冷，一個是夏熱。冬冷是指最冷的冰凍時期的雪或冰的溫度，夏熱指奶牛或鹿的體溫。在兩個固定的溫度點之間，他們又分成80或40個相等的間隔。

  1)氣體溫度計多用氫氣或氦氣作測溫物質，因為氫氣和氦氣的液化溫度很低，接近于絕對零度，故它的測溫范圍很廣。這種溫度計精確度很高，多用于精密測量。

  2)電阻溫度計分為金屬電阻溫度計和半導體電阻溫度計，都是根據電阻值隨溫度的變化這一特性制成的。金屬溫度計主要有用鉑、金、銅、鎳等純金屬的及銠鐵、磷青銅合金的；半導體溫度計主要用碳、鍺等。電阻溫度計使用方便可靠，已廣泛應用。它的測量范圍為-260℃至600℃左右。

  3) 溫差電偶溫度計是一種工業上廣泛應用的測溫儀器。利用溫差電現象制成。兩種不同的金屬絲焊接在一起形成工作端，另兩端與測量儀表連接，形成電路。把工作端放在被測溫度處，工作端與自由端溫度不同時，就會出現電動勢，因而有電流通過回路。通過電學量的測量，利用已知處的溫度，就可以測定另一處的溫度。這種溫度計多用銅——康銅、鐵——康銅、鎳銘——康銅、金鈷— —銅、鉑——銠等組成。它適用于溫差較大的兩種物質之間，多用于高溫和低濁測量。有的溫差電偶能測量高達3000℃的高溫，有的能測接近絕對零度的低溫。

  4) 高溫溫度計是指專門用來測量500℃以上的溫度的溫度計，有光測溫度計、比色溫度計和輻射溫度計。高溫溫度計的原理和構造都比較復雜，這里不再討論。其測量范圍為500℃至3000℃以上，不適用于測量低溫。

作者: 張劍川 時間: 2008-1-7 22:01
各種溫度計的區別

1.液晶溫度計：用不同配方制成的液晶，其相變溫度不同，當其相變時，其光學性質也會改變，使液晶看起來變了色。如果將不同相變溫度的液晶涂在一張紙上，則由液晶顏色的變化，便可知道溫度為何。此溫度計之優點是讀數容易，而缺點則是精確度不足，常用于觀賞用魚缸中，以指示水溫。

2.電阻溫度計：金屬的電阻會隨溫度增加而增加，在溫度變化不大的情況下，其電阻與溫度約成線性關系，在更大的溫度范圍，通?？捎煤唵蔚亩味囗検奖硎?。透過測量金屬的電阻，便可知道溫度為何。此種溫度計通常用白金線制成，可精確到10－3攝氏度，常用于精密的測量。由于白金熔點高，所以可測量的溫度范圍更大，約在攝氏－250℃至1200℃左右。

3.氣體溫度計：固定壓力下，密度不大的氣體，其體積和溫度成線性關系。利用此關系制成的溫度計，稱為定壓氣體溫度計。固定體積下，密度不大的氣體，其壓力和溫度成線性關系。利用此關系制成的溫度計，則稱為定容氣體溫度計。

4.轉動式溫度計：轉動式溫度計是由一個卷曲的雙金屬片制成。雙金屬片一端固定，另一端連接著指針。兩金屬片因膨脹程度不同，在不同溫度下，造成雙金屬片卷曲程度不同，指針則隨之指在刻度盤上的不同位置，從刻度盤上的讀數，便可知其溫度。

5.半導體溫度計：半導體的電阻變化和金屬不同，溫度升高時，其電阻反而減少，并且變化幅度較大。因此少量的溫度變化也可使電阻產生明顯的變化，所制成的溫度計有較高的精密度，常被稱為感溫器。

6.熱電偶溫度計：熱電偶溫度計是由兩條不同金屬連接著一個靈敏的電壓計所組成。金屬接點在不同的溫度下，會在金屬的兩端產生不同的電位差。電位差非常微小，故需靈敏的電壓計才能測得。由電壓計的讀數，便可知道溫度為何。

7.光測高溫計：物體溫度若高到會發出大量的可見光時，便可利用測量其熱輻射的多寡以決定其溫度，此種溫度計即為光測溫度計。此溫度計主要是由裝有紅色濾光鏡的望遠鏡及一組帶有小燈泡、電流計與可變電阻的電路制成。使用前，先建立燈絲不同亮度所對應溫度與電流計上的讀數的關系。使用時，將望遠鏡對正待測物，調整電阻，使燈泡的亮度與待測物相同，這時從電流計便可讀出待測物的溫度了。

煤油溫度計

煤油溫度計的工作物質是煤油，它的沸點一般高于150℃，凝固點低于-30℃。所以煤油溫度計的量度范圍約為-30℃～150℃。因酒精的沸點是78℃，凝固點是-114℃。酒精溫度計能比煤油溫度計測更低的溫度，但高于78℃的溫度它就不能測定了。從中學物理實驗室經常要測量的溫度范圍來看，煤油溫度計比酒精溫度計更適用。當學生看到溫度計的刻度在100℃，卻不加分析地把溫度計說成是酒精溫度計，這是錯誤的（酒精溫度達到78℃就已經沸騰了，豈能有100℃的溫度刻度）。目前中學實驗室里所用的裝有紅色工作物質的溫度計，一般都是煤油溫度計，而不是酒精溫度計。

水銀溫度計
水銀溫度計是膨脹式溫度計的一種，用來測量0--150℃或500℃以內范圍的溫度，它只能作為就地監督的儀表。用它來測量溫度，不僅比較簡單直觀，而且還可以避免外部遠傳溫度計的誤差。使用水銀溫度計時應注意以下幾點：

1、使用前應進行校驗(可以采用標準液溫多支比較法進行校驗或采用精度更高級的溫度計校驗)。

2、不允許使用溫度超過該種溫度計的最大刻度值的測量值。

3、溫度計有熱慣性，應在溫度計達到穩定狀態后讀數。讀數時應在溫度凸形彎月面的最高切線方向讀取，目光直視。

4、水銀溫度計應與被測工質流動方向相垂直或呈傾斜狀。

5、水銀溫度計常常發生水銀柱斷裂的情況，消除方法有：

（1）冷修法：將溫度計的測溫包插入干冰和酒精混合液中(溫度不得超過-38℃)進行冷縮，使毛細管中的水銀全部收縮到測溫包中為止。

（2）熱修法：將溫度計緩慢插入溫度略高于測量上限的恒溫槽中，使水銀斷裂部分與整個水銀柱連接起來，再緩慢取出溫度計，在空氣中逐漸冷至室溫。

水銀溫度計打碎后的處理

用硫黃粉灑在液體汞流過的地方，可以通過化學作用變成硫化汞。硫化汞就不會通過吸入影響健康，液體汞就不會大批揮發到空氣中對人體造成傷害。還要注意室內通風。專家警告說，假使家中小孩子的手破了并接觸到了水銀，那就應當趕快把他送到醫院診治。還有，水銀掉在地板上，千萬不要等待它去揮發，也不能用吸塵器去吸，最好用普通的小鏟子把它收集起來。專家認為，水銀溫度計的危險程度非常大，遠遠超出人們的想象。比如人們把其放在口腔內測量體溫，萬一體溫計斷了，水銀很有可能流到口腔內乃至被吞下。為了盡快把水銀排掉，這時候病人首先是不能吃飯了，要趕快多吃一些粗纖維的蔬菜類的東西；如果皮膚被斷裂的水銀溫度計劃破，很有可能會造成感染，引起皮膚發炎；而如果水銀進到人的血液里，那就更麻煩了。

氣體溫度計

氣體溫度計：多用氫氣或氦氣作測溫物質，因為氫氣和氦氣的液化溫度很低，接近于絕對零度，故它的測溫范圍很廣．這種溫度計精確度很高，多用于精密測量．而日常生活不需要很精密的測量，所以日常生活不使用氣體溫度計。

雙金屬溫度計

應用
雙金屬溫度計是一種測量中低溫度的現場檢測儀表?？梢灾苯訙y量各種生產過程中的-80℃-+500℃范圍內液體蒸汽和氣體介質溫度。

主要特點
現場顯示溫度，直觀方便
安全可靠，使用壽命長

工作原理
雙金屬溫度計是基于繞制成環性彎曲狀的雙金屬片組成。一端受熱膨脹時，帶動指針旋轉，工作儀表便顯示出熱電勢所應的溫度值。
產品執行標準： JB/T8803-1998GB3836-83
標度盤公稱直徑：60、100、150
精度等級：1.0、1.5
熱響應時間：≤40s
防護等級：IP55
角度調整誤差：角度調整誤差應不超過其量程的1.0％
回差：溫度計回差應不大于基本誤差限的絕對值
重復性：溫度計重復性極限范圍切應不大于基本誤差限絕對值的1／2

作者: 紅嘴魚 時間: 2008-1-17 11:00
總結的不錯呀！?。。。。。。。。。。。?！

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