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計量論壇

標(biāo)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(biāo)題: 溫度計資料匯集
溫度計是測溫儀器的總稱。根據(jù)所用測溫物質(zhì)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(xué)家伽利略(1564～1642)發(fā)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(jù)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(qiáng)等環(huán)境因素的影響較大，所以測量誤差大。后來伽利略的學(xué)生和其他科學(xué)家，在這個基礎(chǔ)上反復(fù)改進(jìn)，如把玻璃管倒過來，把液體放在管內(nèi)，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(zhì)改為水銀，這樣的溫度計已具備了現(xiàn)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(zhì)，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(jīng)過反復(fù)實驗與核準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)的同時，法國人列繆爾(1683～1757)也設(shè)計制造了一種溫度計。他認(rèn)為水銀的膨脹系數(shù)太小，不宜做測溫物質(zhì)。他專心研究用酒精作為測溫物質(zhì)的優(yōu)點。他反復(fù)實踐發(fā)現(xiàn)，含有1/5水的酒精，在水的結(jié)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(jīng)過30多年，瑞典人攝爾修斯于1742年改進(jìn)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(shù)值又倒過來，就成了現(xiàn)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(guān)系為
℉＝9/5℃+32，或℃＝5／9(℉-32)。現(xiàn)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，以及我國、法國等大多數(shù)國家則多用攝氏溫度。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的需要，測溫技術(shù)也不斷地改進(jìn)和提高。由于測溫范圍越來越廣，根據(jù)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(zhì)，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(dǎo)體電阻溫度計，都是根據(jù)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(dǎo)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(yīng)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(yè)上廣泛應(yīng)用的測溫儀器。利用溫差電現(xiàn)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(xiàn)電動勢，因而有電流通過回路。通過電學(xué)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(zhì)之間，多用于高溫和低濁測量。有的溫差電偶能測量高達(dá)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(gòu)造都比較復(fù)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(xué)上就更無大的價值了。科學(xué)家需要一種既客觀、又能給出具體數(shù)值的判定冷熱的方法，這種需要促進(jìn)科學(xué)家發(fā)明了溫度計。

溫度計的原理及最初發(fā)明

把兩個冷熱不同的物體放在一起，互相接觸，經(jīng)過一段時間后，兩個溫度就會達(dá)到相同的冷熱程度。這時用科學(xué)術(shù)語說，它們相互達(dá)到了熱平衡。再進(jìn)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(jīng)過一段時間后，A和C及B和C都達(dá)到了熱平衡。這時，如果再使A和B相接觸，則會發(fā)現(xiàn)A和B之間不發(fā)生熱傳遞，各自的溫度也不發(fā)生變化。這說明A和B在開始接觸時就處于熱平衡狀態(tài)。由此會得到一個結(jié)論：如果物體A和B都跟第三個物體C處于熱平衡狀態(tài)，則A和B也必定處于熱平衡狀態(tài)，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(jù)！

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(rèn)識到空氣具有熱脹冷縮的性質(zhì)。這也就是最早的溫度計所應(yīng)用的原理。

最早的溫度計究竟是誰發(fā)明的？曾經(jīng)有過爭論，有的人把最早的溫度計的發(fā)明歸功于荷蘭的有名機(jī)械師德里貝爾（C．Drebbel）；也有人把這項優(yōu)先權(quán)歸功于帕杜亞的解剖學(xué)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(yī)生弗拉德（R．Fludd）及德國的蓋里克。但現(xiàn)代的歷史研究一致同意把溫度計的發(fā)明歸功于伽利略。1593年（伽利略的學(xué)生維維安尼給出的發(fā)明年代），伽利略用一個45厘米長的、麥桿粗細(xì)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(xì)管向上上升一定的高度。因為泡內(nèi)的空氣會隨溫度的變化發(fā)生熱脹冷縮，水管內(nèi)的水也會隨之發(fā)生升降。這樣就可以用水管內(nèi)水位的高低表征玻璃泡內(nèi)空氣的冷熱程度。這就是第一只溫度計。伽利略的另一個學(xué)生卡斯特里（B．Castelli）親眼看到伽利略在1603年進(jìn)行實驗講演時使用了這種溫度計。當(dāng)然這種溫度計是不會準(zhǔn)確的，因為泡內(nèi)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(xué)家雷伊（J．Ray）第一個改進(jìn)了伽利略的溫度計。他將伽利略的裝置倒轉(zhuǎn)過來，將水注入玻璃泡內(nèi)，而將空氣留在玻璃管中，仍然用玻璃管內(nèi)水柱的高低來表示溫度的高低。由于這項改進(jìn)使水成了測溫物質(zhì)，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(fā)，會影響到測量的準(zhǔn)確性。科學(xué)家就在玻璃泡和玻璃管的相對大小上進(jìn)行研究，以減少這種蒸發(fā)，使液體能在一年的過程中在整個玻璃管的長度內(nèi)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(fā)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(xiàn)的。沒有當(dāng)初在各個方面想方設(shè)法的改進(jìn)，就不會有今天的完善。

1657年，佛羅倫薩西曼托（Cimento）科學(xué)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(zhì)，從而使最早的溫度計進(jìn)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(jìn)一步完善

溫度計的進(jìn)一步完善和發(fā)展是沿著兩個方向進(jìn)行的，一是測溫物質(zhì)的選擇；二是刻度標(biāo)準(zhǔn)的確定。

測溫物質(zhì)的研究和確定除上述用酒精取代水作測溫物質(zhì)的嘗試外，1659年法國天文學(xué)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(zhì)。他本人從1658年5月起至1660年9月，連續(xù)進(jìn)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(xiàn)存最古老的溫度記錄之一。但到了18世紀(jì)，法國的勒奧默有鑒于水銀的膨脹系數(shù)小，曾強(qiáng)烈反對使用水銀作測溫物質(zhì)。他致力于制造一個既方便又能達(dá)到精度要求的酒精溫度計。但由于他的溫度計結(jié)果不好，并且不同的溫度計也不一致，日內(nèi)瓦的德呂斯（1727—1817）又恢復(fù)使用水銀，并以一個物理學(xué)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(fā)明一種特殊溫度計，它是利用金屬細(xì)桿的膨脹和收縮原理制成的。35年后韋奇伍德發(fā)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(shù)比空氣溫度計高半度以上；在300℃時兩種溫度計的差別已達(dá)1℃；350℃時差別達(dá)30℃。奧爾舍夫斯基還比較了氫溫度計和水銀溫度計，發(fā)現(xiàn)在低溫情況下，氫溫度計還是十分可靠的，當(dāng)-220℃時，它們的誤差不大于1℃。

究竟什么物質(zhì)作測溫物質(zhì)好，在一個時期內(nèi)，物理學(xué)家的認(rèn)識是相當(dāng)混亂的。那時他們用“均勻膨脹與否”作為判斷理想測溫物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)，如那時常聽人說“水銀溫度計的優(yōu)點是水銀會均勻地膨脹”，“空氣溫度計的優(yōu)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(biāo)準(zhǔn)就很難給出，因為原則上我們可以取任何一種物質(zhì)作為標(biāo)準(zhǔn)，然后就把那種物質(zhì)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(zhì)（比如水銀）作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)后，若斷言該物質(zhì)會“均勻”膨脹，這就武斷了。況且當(dāng)兩種測溫物質(zhì)比較時，如果水銀是任定的標(biāo)準(zhǔn)，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(xué)溫標(biāo)”，該溫標(biāo)不依賴于任何一種特定物質(zhì)的特定性質(zhì)，為溫度計構(gòu)成了一個比任何特定溫標(biāo)要好得多的基礎(chǔ)。按照這個我們現(xiàn)在的最終的參考溫標(biāo)，空氣溫度計所給出的讀數(shù)很近似于它。

刻度標(biāo)準(zhǔn)的研究和確定從伽利略到布里奧，測溫術(shù)從定性發(fā)展到定量，但讀數(shù)還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。西曼托科學(xué)院的成員們?yōu)闇囟扔嬤x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(zhì)，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(dǎo)體電阻溫度計，都是根據(jù)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(dǎo)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(yīng)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(yè)上廣泛應(yīng)用的測溫儀器。利用溫差電現(xiàn)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(xiàn)電動勢，因而有電流通過回路。通過電學(xué)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(zhì)之間，多用于高溫和低濁測量。有的溫差電偶能測量高達(dá)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(gòu)造都比較復(fù)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(qū)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(dāng)其相變時，其光學(xué)性質(zhì)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(yōu)點是讀數(shù)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(guān)系，在更大的溫度范圍，通常可用簡單的二次多項式表示。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(guān)系。利用此關(guān)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(guān)系。利用此關(guān)系制成的溫度計，則稱為定容氣體溫度計。

4.轉(zhuǎn)動式溫度計：轉(zhuǎn)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(shù)，便可知其溫度。

5.半導(dǎo)體溫度計：半導(dǎo)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(chǎn)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(chǎn)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(shù)，便可知道溫度為何。

7.光測高溫計：物體溫度若高到會發(fā)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(yuǎn)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(yīng)溫度與電流計上的讀數(shù)的關(guān)系。使用時，將望遠(yuǎn)鏡對正待測物，調(diào)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(zhì)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(xué)物理實驗室經(jīng)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(dāng)學(xué)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(dá)到78℃就已經(jīng)沸騰了，豈能有100℃的溫度刻度）。目前中學(xué)實驗室里所用的裝有紅色工作物質(zhì)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(nèi)范圍的溫度，它只能作為就地監(jiān)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(yuǎn)傳溫度計的誤差。使用水銀溫度計時應(yīng)注意以下幾點：

1、使用前應(yīng)進(jìn)行校驗(可以采用標(biāo)準(zhǔn)液溫多支比較法進(jìn)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(yīng)在溫度計達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后讀數(shù)。讀數(shù)時應(yīng)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(yīng)與被測工質(zhì)流動方向相垂直或呈傾斜狀。

5、水銀溫度計常常發(fā)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(jìn)行冷縮，使毛細(xì)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(xué)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(fā)到空氣中對人體造成傷害。還要注意室內(nèi)通風(fēng)。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(yīng)當(dāng)趕快把他送到醫(yī)院診治。還有，水銀掉在地板上，千萬不要等待它去揮發(fā)，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(rèn)為，水銀溫度計的危險程度非常大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人們的想象。比如人們把其放在口腔內(nèi)測量體溫，萬一體溫計斷了，水銀很有可能流到口腔內(nèi)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(fā)炎；而如果水銀進(jìn)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(zhì)，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(yīng)用
雙金屬溫度計是一種測量中低溫度的現(xiàn)場檢測儀表。可以直接測量各種生產(chǎn)過程中的-80℃-+500℃范圍內(nèi)液體蒸汽和氣體介質(zhì)溫度。

主要特點
現(xiàn)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(huán)性彎曲狀的雙金屬片組成。一端受熱膨脹時，帶動指針旋轉(zhuǎn)，工作儀表便顯示出熱電勢所應(yīng)的溫度值。
產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)： JB/T8803-1998GB3836-83
標(biāo)度盤公稱直徑：60、100、150
精度等級：1.0、1.5
熱響應(yīng)時間：≤40s
防護(hù)等級：IP55
角度調(diào)整誤差：角度調(diào)整誤差應(yīng)不超過其量程的1.0％
回差：溫度計回差應(yīng)不大于基本誤差限的絕對值
重復(fù)性：溫度計重復(fù)性極限范圍切應(yīng)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(jié)的不錯呀！！！！！！！！！！！！！！

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