温度究竟是什么？
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发布时间：2022-04-20 09:23
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时间：2022-07-10 02:14
引证解释
1.冷热的程度。 冰心 《姑姑·分》：“你将永远是花房里的一盆小花，风雨不侵的在划一的温度之下，娇嫩的开放着。”《小说选刊》1981年第8期：“小兄弟，不能光讲风度，忘记温度，要穿厚实一些。”
2.指热度。 老舍 《离婚》第二十：“夏天顶好不去拜访亲友，特别是胖人。可是 吴太太 必须出来寻亲问友，好像只为给人家屋里增加些温度。”[1]
2基本含义
编辑
根据某个可观察现象（如水银柱的膨胀），按照几种任意标度之一所测得的冷热程度。温度是物体内分子间平动动能的一种表现形式。分子运动愈快，物体愈热，即温度愈高；分子运动愈慢，物体愈冷，即温度愈低。从分子运动论观点看，温度是物体分子运动平均平动动能的标志，温度是分子热运动的集体表现，含有统计意义。
对于真空而言，温度就表现为环境温度，是物体在该真空环境下，物体内分子间平均动能的一种表现形式。物体在不同热源辐射下的不同真空里，物体的温度是不同的，这一现象为真空环境温度。比如，物体在离太阳较近的太空中，温度较高；物体在离太阳较远的太空中，反之，温度较低。这是太阳辐射对太空环境温度的影响。
气温
大气层中气体的温度是气温，是气象学常用名词。它直接受日射所影响：日射越多，气温越高。中国以摄氏温标（℃）表示。气象部门所说的地面气温，就是指高地面约1.5m处百叶箱中的温度。
地面气温的测量
气象台站用来测量近地面空气温度的主要仪器是装有水银或酒精的玻璃管温度表。因为温度表本身吸收太阳热量的能力比空气大，在太阳光直接曝晒下指示的读数往往高于它周围空气的实际温度，所以测量近地面空气温度时，通常都把温度表放在离地约1.5m处四面通风的百叶箱里。气象部门所说的地面气温，就是指高地面约1．5m处百叶箱中的温度。
3标度等级
开尔文单位
以绝对零度作为计算起点的温度。即将水三相点的温度准确定义为273.16K后所得到的温度,过去也曾称为绝高温
开尔文温度常用符号K表示，其单位为开尔文，定义为水三相点温度的1/273.16。开尔文温度和人们习惯使用的摄氏温度相差一个常数273.15，即=+273.15（是摄氏温度的符号）。例如，用摄氏温度表示的水三相点温度为0.01℃，而用开尔文温度表示则为 273.16K。开尔文温度与摄氏温度的区别只是计算温度的起点不同，即零点不同,彼此相差一个常数，可以相互换算。这两者之间的区别不能够与热力学温度和国际实用温标温度之间的区别相混淆，后两者间的区别是定义上的差别。热力学温度可以表示成开尔文温度；同样，国际实用温标温度也可以表示成开尔文温度。当然，它们也都可以表示成摄氏温度。所以1℃=274.15K，0℃=273.15K。
华氏温标
华氏度(Fahrenheit) 和摄氏度(Centigrade)都是用来计量温度的单位。包括中国在内的世界上很多国家都使用摄氏度，美国和其他一些英语国家使用华氏度而较少使用摄氏度。
它是以其发明者Gabriel D. Fahrenheit(1681-1736)命名的，其结冰点是32°F,沸点为212°F。 1714年德国人法勒海特(Fahrenheit)以水银为测温介质，制成玻璃水银温度计，选取氯化铵和冰水的混合物的温度为温度计的零度，人体温度为温度计的100度，把水银温度计从0度到100度按水银的体积膨胀距离分成100份，每一份为1华氏度，记作“1℉”。
摄氏温标
它的发明者是Anders Celsius(1701-1744)，其结冰点是0℃，沸点为100℃。 1740年瑞典人摄氏(Celsius)提出在标准大气压下，把冰水混合物的温度规定为0度，水的沸腾温度规定为100度。根据水这两个固定温度点来对玻璃水银温度计进行分度。两点间作100等分，每一份称为1摄氏度。记作1℃。
两者关系
摄氏温度和华氏温度的关系 ：T ℉ = 1.8t℃ + 32 （t为摄氏温度数，T为华氏温度数）
摄氏温度和开尔文温度的关系： °K=℃+273.15
为了定量地进行温度的测量，首先必须确定温度的数值表示方法，然后以此为根据对温度计进行刻度。温度的数值表示法叫做温标。所谓数值表示法包括两个方面：一是确定温度数值大小的依据；二是标度方法。具体说来又包含以下三个要素：
第一，选定测温物质及其测温属性，此属性用数值表示即某种物质的测温参量X（如铂的电阻；热电偶的温差电动势等。）
第二，确定测温参量与温度之间的关系（在尚未确立任何温标之前，这种关系只是在一定经验的基础上作出的假定关系）。例如确定为线性关系
t=aX+b （2．1）
（2．1）式中的a、b需要由所取的两个标准温度点的数值确定；又如确定温度与测温参量间为正比关系
T=aX（2．2） （2．2）
式中的a只由一个标准温度点即可确定。
第三，确定标准温度点并规定其数值，此即标度方法。
以上三个要素实际包括了五个方面的内容即：测温质；测温性质（测温参量）；温度与测温参量间的关系；标准温度点；标准温度点的数值。任何一种温标，在这五个方面都有确定的内容（除热力学温标不涉及测温质外），改变其中的任何一条就成为另一种温标。但是由于一种温标的名称不可能把建立该种温标的所有因素都表达出来，加上一些书籍在介绍温标的种类时没有严格按照概念划分的原则（如在每次划分时只能根据同一标准），而是把按不同标准划分的不同温标一起并列起来，这就容易使人分不清温标究竟有几种；各种温标的区别以及它们之间的联系是什么。
现将各种温标分类介绍如下：
按标度法
（即三要素的第三条）不同分为：
①华氏温标
由华伦海特（Fahrenheit 1686──1736荷兰）于1714年建立。他最初规定氯化铵与冰的混合物为0°F；人的体温为100°F。后来规定在标准状态下纯水与冰的混合物为32°F；水的沸点为212°F。两个标准点之间均匀划为180等分，每份为1°F。
②列氏温标
由列奥缪尔（Reaumur 1685──1757法国）于1740年建立。他将水的冰点定为0°R；将酒精体积改变千分之一的温度变化为1°R。这样，水的沸点为80°R。
③摄氏温标
由摄尔修斯（Celsius 1710──1744瑞典）于1742年建立。最初，他将水的冰点定为100°C；水的沸点定为0°C，后来他接受了瑞典科学家林列的建议，把两个温度点的数值对调了过来。（1960年国际计量大会对摄氏温标作了新的定义，规定它由热力学温标导出。摄氏温度（符号t）的定义为t/°C=T/K-273．15。）
④开氏温标
由开尔文（Lord Kelvin 1824──1907英国）于1848年建立。1954年国际计量大会规定水的三相点的温度为273．16 K。（这个数值的规定有其历史的原因i）为了使开尔文温标每一度的温度间隔与早已建立并广为使用的摄氏标度法每一度的间隔相等；ii）按理想气体温标，通过实验并外推得出理想气体的热膨胀率为1/273．15。由此确定-273．15°C为绝对温度的零度，而冰点的绝对温度为273．15 K；iii）将标准温度点由水的冰点改为水的三相点（相差0．01°C）时，按理想气体温标确定的水的三相点的温度就确定为273．16 K。）
按测温
（包括测温质，测温参量X及其与温度间的关系）的不同分
①经验温标
利用某一特定测温物质的某特定测温属性随温度的变化关系而确定的温标，习惯上常称为某某温度计。如水银温度计，酒精温度计，铂电阻温度计，定容氢气温度计等。
一般说来，按同一标度法（如开氏）但用不同测温质的同一测温参量（如规定铜──康铜温差电偶其温差电动势与温度T成正比；铜—钢温差电偶其温差电动势与温度T成正比）；或同一物质不同测温参量（如水银的体积与温度T成正比；水银的电阻与T成正比）；或不同测温质不同测温参量（如铜—康铜开氏标度法；铂电阻开氏标度法）所建立的不同温标制成的不同的温度计，去测量同一待测系统、同一平衡态的温度时，它们的读数并不严格一致。这是因为不同物质的不同属性随温度的变化关系并不相同。因此，我们规定某一测温质的测温属性随温度变化为正比关系而建立起一种经验温标，再用按这种温标做成的温度计去测量其它测量属性随温度的变化关系，它就一般不再是正比关系了。然而我们在建立不同温标时，却又分别规定它们与温度成正比关系。这样制成的各个温度计必然会造成读数上的差别。例如用铜—康铜（开氏标度法）温度计和铂电阻（开氏标度法）温度计，同时去测氮的正常沸点，前者的读数为32 K而后者为54．5 K。这个问题，对度量衡而言是一个严重的问题。为寻求理想的标准温标（不因测温质、测温参量不同而读数出现差异）经历了由经验温标──半理论性温标──理论性温标的漫长过程。
②半理论性温标──理想气体温标
理想气体温标的建立，几乎所有普通物理教材中都有详细介绍，故在此不再赘述。
理想气体温标比起经验温标，其优点在于它与任何气体的任何特定性质无关。不论用何种气体，在外推到压强为零时，由它们所确定的温度值都一样。但是，理想气体温标毕竟还要依赖于气体的共性，对极低温度（氦气在低于1．01×10 Pa的蒸汽压下的沸点1 K以下）和高温（1000°C以上）不适用。并且，理想气体温标在具体操作上也不够便捷。
③理论温标──热力学温标
我们在此也不再重述热力学温标建立的过程。众所周知，在热力学温标中，热量Q起着测温参量的作用，然而比值Q1/Q2（Q1为可逆机从高温热源吸收的热量；Q2为可逆机向低温热源放出的热量）并不依赖于任何物质的特性。因此，热力学温标与测温物质无关。
当然，任何一种温标都必须是某种测量依据与某种标度法的结合。一般地说，任何一种标度法可以用于不同的测温质的某种测温参量。如水银摄氏温度计，酒精摄氏温度计；任何一种测温参量也可以采用不同的标度法。如理想气体开尔文温标，理想气体摄氏温标。但是以热量Q为测温参量的热力学温标，其标度法只取开氏标度法，所依据的是热力学第二定律，这是它与其它温标根本不同之点。
（3）协议性温标
热力学温标是不依赖任何具体测温物质及其测温属性的温标，当然是最理想的温标。但是，我们无法制造出可逆热机，因而无法测出可逆热机从高温热源吸收的热量与向低温热源放出热量之比。但是当理论上证明了，选用开尔文标度法，按热力学温标测定的温度与按理想气体温标测定的温度相同时，就可以用理想气体温标来实现热力学温标。
但是，由于由理想气体温标测温程序繁复，极不方便快捷，并有一定的适用范围。国际计量大会曾多次开会讨论制定国际实用温标，以便能简单、方便、正确地测量温度。1927年拟定了第一个国际实用温标（ITS──27）。以后随着科学技术不断发展经1948、1960、1990年历次国际计量大会的修订，使国际实用温标日臻完善。国际实用温标的基本思想是：将温度范围分成几个区域，每个区域采用操作起来较为简便的温度计。但它们的刻度均以热力学温标*近，即在不同的温区有不同的标准公式。这样，在温度计上的刻度不一定是均匀的，但测出的温度却尽可能接近热力学温度。协议性温标随科学技术水平的提高不断改进，以便缩小国际实用温标与热力学温标之间的差距。例如更精确地测定标准温度点的温度；修正内插公式；改进基准温度计等。
90国际温标
代号为ITS──90（International Temperature Scale of 1990）。其要点如下：
①以热力学温标为基本温标。
②热力学温度以符号T表示，单位为开尔文，简称为开，符号K。
③1 K的大小定义为水的三相点热力学温度的1/273．16。
④摄氏温度（符号为t）规定由热力学温度导出，其定义为t=T-273．15。摄氏温度的单位称摄氏度，符号为°C，其大小与开尔文相同。
⑤划分四个温度段，指定各温度段的基准温度计：
i）0．65 K—5．0 K。在此温度段，基准温度计为He、He蒸汽压温度计。
ii）3．0 K──24．5561 K（氖的三相点）。在此温度段，基准温度计为He、He定体气体温度计。
iii）13．8033 K（平衡氢的三相点）──1234．93 K（银的凝固点）。在此温度段，基准温度计为铂电阻温度计。
iv）1234．94 K以上，根据普朗克辐射定律定义。
ITS──90定义了十七个标准温度点列于下表
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