温度测量

水银温度计(玻璃水银温度计)用于测量室温。丹尼尔·华氏(Daniel Fahrenheit)对水银的应用和玻璃液温度计的标准化温标开创了测量精确和精密的新时代。从18世纪10年代早期到20世纪60年代电子设备的引入，玻璃水银温度计是世界上最可靠和准确的温度计，这是它们广泛使用的原因。 $^ {[1]}$

“测温”一词字面上的意思是温度的测量和基于温度从一个刻度转换到另一个刻度的各种计算。测温知识在日常生活中也是至关重要的。

$\大\下划线{\文本{测量温度}}$

就像我们用长度标来测量物体的长度一样，我们必须定义温标，这样我们才能给出物体温度的数值。所以一种用来测量温度的设备叫做温度计．用来测量温度的材料的特性称为测温特性。要给任何温度计测量的温度赋予数值，我们必须首先校准仪器。温度的国际单位是开尔文 $(K)$．

校准方法:

我们在温度计上定义了两个固定点。一个是冰点 $(t_0)$沸点 $(t_{100}识别)$．冰点温度柱的长度为 $l_0$沸点是 $l_ {100}$．对应于任意长度的温度， $\开始{对齐}t & = al b + b \ \ 0 = al_0 + \四& \四100 = al_ {100} t & = al_t + b + b \ \ \ \ \ dfrac {t - 0} {100 - 0} & = \ dfrac {l_t - l_0} {l_100 - l_0} \ \ t & = \ dfrac {l_t - l_0} {l_100 - l_0} \乘以100 \ \ \{对齐}结束$这意味着如果温度变化一度，就意味着温度的变化 $\dfrac{l2 - l_1}{t_2 - t_1}$在水银柱的长度中。

现在让我们看看水的冰点，水的沸点和一些标准温标的绝对零度。标准温标有摄氏度、华氏度、开尔文度、兰金度和雷默度

• 在摄氏和华氏两种刻度中，我们都用度数来表示度数 $(^ \保监会)$就像 $70^\circ C, 53 ^\circ F$但对于开尔文标度，我们不以度表示温度，而只是写 $K$就像 $200 ~ K$等。

$\large \underline{\text{温度从一个刻度转换到另一个刻度}}$

温度可以从一种刻度转换为另一种刻度。但解读会有所不同。假设，如果摄氏温度计显示 $0 ^ \保监会C$在相同的温度下，华氏温度计将显示为 $32 ^ \保监会F$．在这个例子中，虽然温度的值不会改变，但在相同的温度下，不同的刻度将显示不同的读数。在一定温度下 $T$在这个温度下，要将读数从一个刻度转换成另一个刻度，只有一个标准公式，

$\color{#3D99F6} \dfrac{\text{T -刻度1上不动点}}{\text{刻度1上不动点-刻度1上不动点}}= \dfrac{\text{T -刻度2上不动点}}{\text{刻度2上不动点-刻度2下不动点}}$

请注意，下固定点和上固定点只是该刻度中水的冰点和沸点。

摄氏标度与华氏标度的关系:

对于摄氏刻度:较低固定点= $0 ^ \保监会C$和上定点= $100 ^ \保监会C$

对于华氏刻度:较低固定点= $32 ^ \保监会F$和上定点= $212 ^ \保监会F$

$\begin{aligned} \left(\dfrac{T - 0}{100 - 0} \right)_{\text{Celsius}} & = \left(\dfrac{T - 32}{212 - 32} \right)_{\text{Fahrenheit}} \\ \box {T_C = \dfrac59 (T_F - 32)} & \\ \end{aligned}$

摄氏标度与开尔文标度的关系:

对于摄氏刻度:较低固定点= $0 ^ \保监会C$和上定点= $100 ^ \保监会C$

开尔文标度:下固定点= $273.15 ~ K$和上定点= $373.15 ~ K$

$\begin{aligned} \left(\dfrac{T - 0}{100 - 0} \right)_{\text{Celsius}} & = \left(\dfrac{T - 273.15}{373.15 - 273.15} \right)_{\text{in Kelvin}} \\ T_C = T_K - 273。&15 \\ \boxed{T_K = T_C + 273} & \\ \end{aligned}$

转换一个正常人的温度 $(98.6 ^ \保监会F)$变成摄氏刻度。

回答

通过公式， $\begin{aligned} T_C & = \dfrac59(T_F - 32) \\ & = \dfrac59(98.6 - 32) \\ & = 37^\circ \\ \\ \end{aligned}$

在什么温度下，摄氏度和华氏度的读数有相同的数值?

回答

让 $T_F = T_C = x$．应用公式， $\begin{aligned} T_C & = \dfrac59(T_F - 32) \\ 9x & = 5x - 160 \\ 4x & = - 160 \\ x & = -40 \\ \\ end{aligned}$所以, $T_F = -40^\circ F$而且 $T_C = -40^\circ$是相同的温度。

有毛病的温度计显示水的冰点为 $20 C ^ \保监会$沸点为 $150 ^ \保监会$．实际温度是多少时，温度计上的读数是多少 $60 C ^ \保监会$?

回答

使用公式, $\begin{aligned} \left(\dfrac{60 - 0}{100 - 0} \right)_{\text{Celsius}} & = \left(\dfrac{T - 20}{150 - 20} \right)_{\text{给定刻度}}\ T & = \dfrac{130 \times 60}{100} + 20 \\ & = 78 + 20 = 98^\circ \\ \\ end{aligned}$因此，故障温度计将显示 $98 ^ \保监会C$．

华氏温度计的最低点是正确的，因为它的横截面是均匀的。它读取 $76.5 ^ \保监会F$当标准的摄氏温度计显示 $25 C ^ \保监会$．它的上不动点是什么?

回答

像往常一样，应用公式， $\begin{aligned} \dfrac{76.5 - 32}{T_{\text{upper}} - 32} & = \dfrac{25 - 0}{100 - 0} \\ dfrac{76.5 - 32}{T - 32} & = \dfrac14 \\ T - 32 & = 44.5 \times 4 \ T & = 210^\circ F \\ \\ end{aligned}$

[1]:图片来源-维基百科，温度计