多伦多务实小民

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天热又学习了一下温标

(2023-07-07 12:48:23) 下一个

这些天天热,又学习了一下温标。

本来摄氏温标,华氏温标标啥的挺熟悉的,没什么。

倒是下面几句话一下子提高了逼格,所以想到整理一份用博客记录一下。毕竟也曾是工科毕业,热力学都还给老师了。

温度是物体分子平均运动动能的标志,是大量分子热运动的集体表现,含有统计意义。但对于个别分子来说,温度是没有意义的。

温度(temperature)是表示物体冷热程度的物理量,微观上来讲是用来量度物体分子热运动的剧烈程度的一个物理量。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量。用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点(零点)和测量温度的基本单位。

国际上用得较多的温标有华氏温标(°F)、摄氏温标(°C)、热力学温标(K)、列氏温标(°Ré)、兰金温标(R)和国际实用温标。

一、摄氏温标。由瑞典天文学家安德斯·摄尔修斯(Anders Celsius,1701-1744)1742年提出,其后历经改进。

摄氏度的含义是指在1标准大气压下,纯净的冰水混合物的温度为0摄氏度,水的沸点为100摄氏度。

摄氏温标(C)的温度计量单位,用符号­°C表示,是世界上使用较为广泛的温标之一。

18世纪瑞典天文学家安德斯·摄尔修斯(Anders Celsius,1701-1744)在1742年创立温标时,为了避免测量低温时出现负值,以标准大气压下的水的冰融点为100度,沸点为0度  。当时没有°C符号。这个规定和现行的摄氏温标刚好相反,在使用中,人们感到很不方便。

后来的一些科学家,将其改为在1标准大气压下,水的沸点定为100度,冰水混合物的温度定为0度,其间分成100等分,1等分为1度。其中著名博物学家卡尔·冯·林奈也使用了这种把刻度颠倒过来的温度表,并在信中宣称:“我是第一个设计以冰点为零度,以沸点为一百度的温度表的。”但这种说法得不到瑞典皇家科学院的认可,专业届还是更认可瑞典天文学家安德斯·摄尔修斯的开创性贡献。为了纪念和表彰他,1954年第十届国际度量衡大会特别将此温标命名为“摄氏温标”,用他的姓氏的第一个字母"C"来表示。

摄氏度,用符号℃表示,摄氏温标(C)与华氏温标(F)的换算式是:

C=(F-32)÷1.8,F=1.8×C+32

比如:

0 °C=(1.8×0+32)°F=32 °F

30 °C=(1.8×30+32)°F=86 °F

104 °F=[(104-32)÷1.8]℃=40 °C

摄氏温度已被纳入国际单位制。物理学中摄氏温标表示为t,绝对温标(单位:开尔文)表示为T,换算关系为t=T-273.15。 

华氏度(Fahrenheit) 和摄氏度(Celsius)都是用来计量温度的单位。

世界上绝大多数国家都使用摄氏度;世界上仅存5个国家使用华氏度,包括巴哈马、伯利兹、英属开曼群岛、帕劳、美利坚合众国及其他附属领土(波多黎各、关岛、美属维京群岛)。

二、华氏温标

1724年,德国人华伦海特制定了华氏温标,最早,他把一定浓度的盐水凝固时的温度定为0℉,将他妻子的体温设为100℉,后来为了严谨,又把纯水的冰点温度定为32 ℉,把标准大气压下水的沸点温度定为212℉,中间分为180等份,每一等份代表1度,这就是华氏温标。

华伦海特出生于但泽(今波兰格但斯克),他早年学习商业,曾经在海牙从事玻璃制品的吹制和贸易,并制作气压计、高度计和温度计出售,先后研制成功酒精和水银温度计。1718年后,他在阿姆斯特丹教授物理学,1724年,他成为英国皇家学会院士。华伦海特在物理学历史上首次确认了液体沸点会随着气压的改变而改变,气压越大,沸点越高,并以此原理发明了沸点高度计。

在制作温度计的过程中,华伦海特必须寻找一种对温度进行精确标记的方法,于是他采用了三种在当时技术条件下十分重要的温度作为标记刻度的依据。首先,他将水、冰和氯化铵混合,达到了当时所能记录到的最低温度,将其定为0度。然后他又将水的冰点定为32度,最后将人的体温定为96度。

不久,在采用能承受更高温度的水银温度计后,华伦海特改将水的沸点作为温度计的上限,定为212度,这样,他可以将水的冰点和沸点之间划分为180度,同时又使得人体体温接近100这个整数。在摄氏温标被广泛接受之前,华氏温标是最被人接受的温度量度。时至今日,美国人仍然在日常生活中使用华氏温标

2.1、华氏温度与摄氏温度的关系

摄氏温度规定:标准大气压下冰的熔点为0摄氏度,水的沸点为100摄氏度。

因此,易得出:F=(9/5) C+32

2.2、华氏温度与热力学温度的关系

热力学温度(又称开氏温度)(T)与华氏温度(F)的换算式是:

T = 5×(F- 32)/9+273.15

F = 9×(T-273.15)/5+32

绝对零度 0 K= -459.67 ℉

三、热力学温标,又称开尔文温标、绝对温标,简称开氏温标,是国际单位制七个基本物理量之一,单位为开尔文,简称开,(符号为K),其描述的是客观世界真实的温度,同时也是制定国际协议温标的基础,是一种标定、量化温度的方法。

热力学温度又被称为绝对温度,是热力学和统计物理中的重要参数之一。一般所说的绝对零度指的便是0K,对应零下273.15摄氏度。

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