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七大国际单位之热力学温度:开尔文

2019-06-19 06:12  来源: 新华网
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冬天寒冷,夏天炎热,是人体对环境温度的感知。温度是表示物体冷热程度的物理量,其本质是物体内分子热运动平均能量的度量。那如何对这个热运动进行比较呢?温度看不见摸不着,没有质量也没有形状,人们通过自身和物体的冷暖差异只能粗略地判断温度,而且不完全可靠。比如冬天在户外用手摸金属的东西比摸木头的东西感觉要冷,因此,人们很容易做出金属比木头温度低的判断。实际上金属和木头温度是一致的,因为它们在同一环境下,与周围物体的热传递最后温度会趋于一致。人们感觉到温度差异是因为金属比木头更容易导热,手的温度更容易传到金属上。

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所以温度需要科学的定义和准确的数值来表示。用来度量物体温度数值的标尺叫温标。目前国际上统一采用的是热力学温度,也称热力学温标,热力学温度建立在卡诺循环上,它与测温性质无关,是最科学最严格的温标。热力学温度由开尔文定义,符号T,单位K(开尔文,简称开),是七大国际单位之一。1954年,第十届国际计量大会上正式定义热力学温度单位为开氏度(oK)。1967年,第十三届国际计量大会决定将其改为开尔文(K)。开尔文以绝对零度(0K)为最低温度,并将水的三相点的温度规定为273.16K,开尔文定义为:水的三相点热力学温度的1/273.16。三相点是一种物质三相(气相,液相,固相)共存的一个温度和压强的数值。

除了开氏温标,目前生活中我们常用的还有华氏温标、摄氏温标。

华氏温标是由德国人华伦海特提出来的,以F为单位。华氏温标把冰、水、氯化铵和氯化钠的混合物的熔点定为0°F,把冰的熔点定为32°F,把水的沸点定为212°F,将32°F至212°F之间的温度范围均分为180等份,每一等份即为1°F。这样,参考点就有了较为准确客观的依据。

摄氏温标,符号为t,以℃为单位。摄氏温标用水银作为测温介质,并认定水银柱的长度与温度呈线性相关。将冰的熔点定为0℃,将水的沸点定为100℃,将0℃至100℃之间的温度范围均分成100等份,每一等份即为1℃。摄氏温标也是我国最为常用的温度表征方式。

开氏温标和摄氏温标的分度间隔是一致的,两者在数值上仅相差一个常数,数值关系式表示为T=t+273.15。冰水混合物的温度0℃即是273.15K,而绝对零度0K转化为摄氏温标就是-273.15℃。

2018年,第二十六届国际计量大会对开尔文进行重新定义,规定开尔文采用玻尔兹曼常数定义,并于2019-06-19国际计量日正式实施。

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作者: 田维   [责任编辑: 李浩]

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