1、温度的测量与控制温度的测量与控制新乡学院化学与化工学院物理化学教研室第一节第一节 温标温标n1.1 测温的基本依据：热力学第零定律测温的基本依据：热力学第零定律 TA=TB TA=TB=TC1.2 温标温标 温标：温度的标准量或温度的数值表示方法。温标：温度的标准量或温度的数值表示方法。确立一种温标，需要确定以下三点：确立一种温标，需要确定以下三点：1.1.测量物质的选择；测量物质的选择；2.2.固定点的选择；固定点的选择；3.3.温度值的划分。温度值的划分。常见温标之一常见温标之一摄氏温标摄氏温标n使用较早，应用方便；使用较早，应用方便；n用用t表示，单位表示，单位；n测量物质：水测量物质：
2、水n固定点的选择：在标准压力下，水的凝固定点的选择：在标准压力下，水的凝固点（固点（0）和沸点（）和沸点（100）n温度值的划分：在以上两点之间一百等温度值的划分：在以上两点之间一百等分。分。常见温标之二常见温标之二热力学温标热力学温标 n1848年，由开尔文提出，建立在卡诺循环基础上，与年，由开尔文提出，建立在卡诺循环基础上，与测温物质无关，是一种理想温标；测温物质无关，是一种理想温标；n用用T表示，单位表示，单位K；n测温物质：水；测温物质：水；n固定点：使用单一固定点固定点：使用单一固定点水的三相点（水的三相点（273.16K）n温度值的划分：温度值的划分：1K是水的三相点热力学温度的是
3、水的三相点热力学温度的 1/273.16。nT-t 之间的对应关系：之间的对应关系：T/K=t/+273.15常见温标之三常见温标之三华氏温标华氏温标n1712年，德国物理学家华伦凯特提出；年，德国物理学家华伦凯特提出；n用用tF表示，单位表示，单位 ；n测温物质：水；测温物质：水；n固定点：标准大气压下，水的冰点为固定点：标准大气压下，水的冰点为32 ，水，水的沸点为的沸点为212 ；n温度值的划分：在以上两点间温度值的划分：在以上两点间180等分；等分；ntF-t 之间的对应关系：之间的对应关系：tF/=（9/5t）/+32第二节第二节 温度计温度计n原理：测量的物理性质都与温度成函数原理
4、：测量的物理性质都与温度成函数关系而又能严格复现，根据这些特性设关系而又能严格复现，根据这些特性设计并制作成各类温度计。计并制作成各类温度计。如体积，长度，如体积，长度，压力，电阻，温差电势，频率和辐射波压力，电阻，温差电势，频率和辐射波长等。长等。2.1 温度计的分类温度计的分类n按测量方式分类：接触式和非接触式按测量方式分类：接触式和非接触式n按用途分类：温度测量和温差测量按用途分类：温度测量和温差测量温度计分类温度计分类测温属性测温属性举例举例可用的温度范围可用的温度范围液体膨胀温度计液体膨胀温度计 液柱高度液柱高度酒精温度计酒精温度计 汞汞温度计温度计-30300-35600热电偶热电
5、偶热电势热电势铂铑铂铑-铂热电偶铂热电偶 镍铬镍铬-镍硅热电偶镍硅热电偶-1101500-2001100电阻温度计电阻温度计电阻电阻铂电阻温度计铂电阻温度计热敏电阻温度计热敏电阻温度计-2601100蒸气压温度计蒸气压温度计蒸气压蒸气压氧蒸气压温度计氧蒸气压温度计低温低温接触式温度计接触式温度计2.2 汞温度计汞温度计n构造：玻璃，水银。构造：玻璃，水银。n量程：量程：050 ，100，200，250，300，360，最大可达，最大可达600（石英玻璃）；（石英玻璃）；n最小温度区间：最小温度区间：2，1，0.5，0.2，0.1等。等。汞温度计的校准（汞温度计的校准（1）(1)读数校正读数校正
6、n零点校正零点校正以纯物质的熔点作为标准以纯物质的熔点作为标准进行校正进行校正n定点校正定点校正以标准水银温度计为标准，以标准水银温度计为标准，与待校正的温度计同时测定某一体系的与待校正的温度计同时测定某一体系的温度，将对应值一一记录，做出校正曲温度，将对应值一一记录，做出校正曲线线汞温度计的校准（汞温度计的校准（2）(2)露茎校正露茎校正：汞温度计的校准（汞温度计的校准（2）请思考以下问题：请思考以下问题：n什么条件下要进行露茎校正？什么条件下要进行露茎校正？n为什么要进行露茎校正？为什么要进行露茎校正？n怎样进行露茎校正？怎样进行露茎校正？汞温度计的校准（汞温度计的校准（2）n露茎校正露茎
7、校正水银温度计如不能全部浸水银温度计如不能全部浸没在被测体系中，则因露出部分与体系没在被测体系中，则因露出部分与体系温度不同，必然存在读数误差，因此必温度不同，必然存在读数误差，因此必须进行校正。须进行校正。汞温度计的校准（汞温度计的校准（2）nt测测为温度计的读数值；为温度计的读数值；nt环环为露出汞柱的平均温度，为露出汞柱的平均温度，由由 辅助温度计读出辅助温度计读出;nn为露出待测体系外部的水银为露出待测体系外部的水银柱长度，以温度差值表示；柱长度，以温度差值表示；nk为水银相对于玻璃的膨胀系为水银相对于玻璃的膨胀系数，使用摄氏度时，数，使用摄氏度时，k=0.00016K-1 t tk
8、kn nt tt tD D 环测2.3 温差温度计温差温度计贝克曼温度计贝克曼温度计n测量体系温度范围在测量体系温度范围在20150 内的内的微小温差变化；微小温差变化；n一般只有一般只有5量程；量程；n它的最小刻度为它的最小刻度为0.01，用，用放大镜可以读准到放大镜可以读准到0.002，测量精度较高测量精度较高；n需调节才能适合使用。需调节才能适合使用。2.4 温差温度计温差温度计精密温差测量仪精密温差测量仪n代替贝克曼温度计用来测量微小温度差的仪器代替贝克曼温度计用来测量微小温度差的仪器是精密温差测量仪。是精密温差测量仪。n测量原理为：温度传感器将温度信号转换成电测量原理为：温度传感器将
9、温度信号转换成电压信号，经过多极放大器后传至显示器；压信号，经过多极放大器后传至显示器；n常见型号的主要技术指标：准确度常见型号的主要技术指标：准确度 0.020.001，测量温差的范围，测量温差的范围 2080。2.5 热电偶温度计热电偶温度计 热电偶是目前工业测温中最常用的传感器，这是热电偶是目前工业测温中最常用的传感器，这是由于它具有以下优点：由于它具有以下优点：n 灵敏度高，可达灵敏度高，可达10-4 ；n测温范围广，在测温范围广，在27027028002800范围内有相应产范围内有相应产品可供选用；品可供选用；n 结构简单，使用维修方便，可作为自动控温检测结构简单，使用维修方便，可作
10、为自动控温检测器等。器等。热电偶温度计的工作原理热电偶温度计的工作原理n接触电势接触电势：取决于两种不同材料的性质；取决于两种不同材料的性质；n温差电势温差电势E：E=f(，T）=f(T）=f(T1）热电偶的应用示意图热电偶的应用示意图2.6 电阻温度计电阻温度计n金属电阻温度计：金属电阻温度计：常用铂电阻，采用精密的常用铂电阻，采用精密的测量技术可使测温精度达到测量技术可使测温精度达到0.001；可配合电；可配合电桥或适当的仪表材料温度。桥或适当的仪表材料温度。n热敏电阻温度计：热敏电阻温度计：采用采用Fe,Ni,Mo,Ti,Mg,Cu等金属氧化物为原料熔结而成，灵敏度可达等金属氧化物为原料
11、熔结而成，灵敏度可达0.001；常与恒灵敏度测温电桥配合使用。；常与恒灵敏度测温电桥配合使用。2.7 非接触式温度计非接触式温度计 不直接接触被测物质，利用被测物质所反不直接接触被测物质，利用被测物质所反射的电磁辐射，根据其波长分布或速度和温度射的电磁辐射，根据其波长分布或速度和温度之间的函数关系进行温度的测量。之间的函数关系进行温度的测量。例：光电温度计是利用被测物体所发生的光讯号被接收例：光电温度计是利用被测物体所发生的光讯号被接收后转换成电讯号，根据电讯号的强弱表示出被测物体的后转换成电讯号，根据电讯号的强弱表示出被测物体的温度。温度。除此之外还有：光学高温计、红外光电温度计等除此之外还
12、有：光学高温计、红外光电温度计等。特点：不干涉被测体系，无滞后现象，但特点：不干涉被测体系，无滞后现象，但测温精度较差。测温精度较差。第三节第三节 温度的控制温度的控制恒温控制可分为两类：恒温控制可分为两类：n利用物质的相变点温度来获得恒温，但温度的利用物质的相变点温度来获得恒温，但温度的选择受到很大限制；选择受到很大限制；n利用电子调节系统进行温度控制，此方法控温利用电子调节系统进行温度控制，此方法控温范围宽、可以任意调节设定温度。范围宽、可以任意调节设定温度。恒温槽的结构恒温槽的结构n浴槽浴槽恒温介质；恒温介质；n加热器；加热器；n搅拌器；搅拌器；n控温仪；控温仪；n温度传感器；温度传感器
13、；n普通温度计普通温度计;n精密温度计。精密温度计。恒温槽恒温槽恒温介质的选择恒温介质的选择根据恒温范围，可以选用不同的恒温介质：根据恒温范围，可以选用不同的恒温介质：n6030用乙醇或乙醇水溶液；用乙醇或乙醇水溶液；n090用水；用水；n80160用甘油或甘油水溶液；用甘油或甘油水溶液；n70300用液体石蜡、汽缸润滑油、硅用液体石蜡、汽缸润滑油、硅油。油。恒温槽恒温效果的评价方法恒温槽恒温效果的评价方法 恒温槽控制的温度有一个波动范围，并恒温槽控制的温度有一个波动范围，并不是控制在某一固定不变的温度。控温效果不是控制在某一固定不变的温度。控温效果可以用灵敏度可以用灵敏度t表示：表示：t=（
14、t1 t2)/2 式中式中t1为恒温过程中水浴的最高温度；为恒温过程中水浴的最高温度；t2为恒温过程中水浴的最低温度。为恒温过程中水浴的最低温度。恒温槽恒温效果的评价方法恒温槽恒温效果的评价方法控温灵敏度曲线(a)表示恒温槽灵敏表示恒温槽灵敏度较高度较高;(b)表示恒温槽灵敏表示恒温槽灵敏度较差度较差;(c)表示加热器功率表示加热器功率太大太大;(d)表示加热器功率表示加热器功率太小或散热太快太小或散热太快思考问题思考问题n1.我们平时常见的温度计的测量范围和精度是我们平时常见的温度计的测量范围和精度是多少？多少？n2.贝克曼温度计可以用于何种测量体系，请举贝克曼温度计可以用于何种测量体系，请举例。例。n3.请预习露径校正的方法、贝克曼温度计的调请预习露径校正的方法、贝克曼温度计的调节方法、恒温槽的构造和使用方法。节方法、恒温槽的构造和使用方法。
