華氏和攝氏的由來史

2021-05-24 21:01:57 字數 4745 閱讀 1109

先說說華式和攝氏的由來:

德國玻璃工華倫海特,經過1709—2023年的研究,把冰、水、氯化銨的混合物平衡溫度定為0℉,人體溫度定為96℉(如以今天我國標準體溫37℃,則應為98.6℉,可見他採用的體溫不是今天我國的標準體溫),其間分為96格,每格為1℉。2023年,他又把水的沸點定為2120℉。但遺憾的是,他未能將冰的熔點定為0℉,而是定為32℉。

這就是華氏溫標,其符號為tf。這是曾長期使用且至今仍在香港和世界許多地方使用的第一種溫標。他還發明了在填充水銀時進行淨化的方法,製成了第一種實用的水銀溫度計。

2023年,瑞典物理學家、天學家攝爾修斯製成的水銀溫度計則把水的沸點和冰的熔點分別定為0℃和100℃,其間分為100格,每格為1℃,這是第三種得到廣泛流行的實用溫標——攝氏溫標,其符號為t或tc。2023年,克里森指出上述定點不符合越熱的物體溫度越高的習慣,8年以後的2023年,攝爾修斯接受同事斯特默爾的建議,把上述兩定點的溫度對調,這才成了現在的攝氏溫標即百分溫標。

把標況下水的冰點作為32度水的沸點作為212度的原因可以參考下面的解釋:

f是華荷蘭人華倫海特在2023年利用酒精,在2023年又利用水銀作為測量物質,製造了更精確的溫度計。他觀察了水的沸騰溫度、水和冰混合時的溫度、鹽水和冰混合時的溫度;經過反覆實驗與核准,最後把一定濃度的鹽水凝固時的溫度定為0℉,把純水凝固時的溫度定為32℉,把標準大氣壓下水沸騰的溫度定為212℉,用℉代表華氏溫度,這就是華氏溫度計。

氏溫度溫度的度量值啊衡量溫度高低 40攝氏度=104華氏度

華氏度f=32+(9/5)乘以攝氏度c

-40f=-40c

0f=32c

37c=98.4f

平常用的攝氏度啊華氏度=32+攝氏度×1.8

攝氏度=(華氏度-32)÷1.8 「把冰水混合物的溫度定為零度,把沸水的溫度定為一百度,它們之間分成100等份,每一等份是攝氏度的乙個單位,叫做1攝氏度。」這種說法已經成為過去。

現在的攝氏溫度已被納入國際單位制,單位名稱「度」已作廢。攝氏溫度的定義是t=t-t。,而t。

定義為273.15 k,攝氏度規定為開爾文用以表示攝氏溫度時的乙個專門名稱。 華氏度(fahrenhite) 和攝氏度(centigrade)都是用來計量溫度的單位。

包括我國在內的世界上很多國家都使用攝氏度,美國和其他一些英語國家使用華氏度而較少使用攝氏度。

絕對溫標的來歷

許多中學教師在講「熱力學溫標」這一節時,都是在講了查理定律之後把p-t圖上的直線向左方延長交橫軸於一點,得出t=-273℃,然後敘述了課本中的文字:「精確的實驗證明273應該是273.15即壓強等於零時的溫度應該是-273.

15℃……開爾文創立了把-273.15℃作為零度的溫標,叫做熱力學溫標或絕對溫標,用熱力學溫標表示的溫度叫熱力學溫度或絕對溫度。

溫度的「標尺」——溫標,就是測量一定的標準劃分的溫度標誌,就象測量物體的長度要用長度標尺——「長標」一樣,是一種人為的規定,或者叫做一種單位制。規定溫標是比較複雜的,不能象確定長標那樣,在溫度計上隨便定出刻度間隔。我們首先要確定選擇什麼樣的物質(是水銀,還是氫氣或是電偶),這些物質的冷熱狀態必須能夠明顯地反映客觀物體(欲測物體)的溫度變化,而且這種變化有復現性(這一步叫選擇「測溫質」)。

其次,要知道該測溫質的哪些物理量隨著溫度的改變將產生某種預期的改變(這一步叫確定「測溫特性」)。比如,水銀溫度計是用水銀做測溫質,水銀的體積隨溫度作線性變化,這就是水銀這種測溫質的測溫特性。第三,要選定該物理量的兩個確定的數值作為參考點(也叫基準點),進而規定劃分溫度間隔的方法。

華倫海特(g?d?fahrenheit)最初所製的水銀溫度計是在北愛爾蘭最冷的某個冬日,水銀柱降到最低的高度定為零度;把他妻子的體溫定為100度,然後再把這段區間的長度均分為100份,每乙份叫1度。

這就是最初的華氏溫標。顯然,認定氣溫和人的體溫作為測溫質的標準點並在此基礎上分度是不妥當的。健康人的體溫在一天之中經常波動,而且他妻子如果感冒發燒了怎麼辦?

後來,華倫海特改進了他創立的溫標,把冰、水、氯化銨和氯化鈉的混合物的熔點定為零度,以0°f表示之,把冰的熔點定為32°f,把水的沸點定為212°f,在32→212的間隔內均分180等分,這樣,參考點就有了較為準確的客觀依據。這就是現在仍在許多國家使用的華氏溫標,華氏溫標確定之後,就有了華氏溫度(指示數)。

後來攝耳修司( a·celsiua)也用水銀作測溫質,以冰的熔點為零度(標以0℃),以水的沸點為100度(標以100℃)。他認定水銀柱的長度隨溫度作線性變化,在0度和100度之間均分成100等份,每乙份也就是每乙個單位叫1攝氏度。這種規定辦法就叫攝氏溫標。

華氏溫度計和攝氏溫度計使用的是同種測溫質(水銀),利用了同樣的測溫特性(水銀柱熱脹冷縮)。但由於規定的標準點和分度單位不同,就造成了兩種不同的溫標,從而產生了兩種不同的溫度的數值。

如果選定的標準點相同,但使用了不同的測溫質,那麼所定出的溫標也不會是完全一致的,因為它們的物理性質隨溫度的改變在不同的範圍內可能不會相同。下表列出五種溫度計,它們的測溫質分別是氫氣、空氣、鉑絲、電偶和水銀,其測溫的物理性質分別為氣體的壓強、電阻、電動勢和水銀的長度,它們的基準點都是以冰的熔點和水的沸點為0度和100度。可以看出,對應同乙個客觀溫度(假定以定容氫氣溫度計的指示數為標準),各種溫度計的讀數是不一樣的。

以上具體說明了我們的論斷:不管是用什麼溫度計測定溫度,都不過是反映了測溫質的特性而且還夾雜著溫度計結構的影響。例如,水銀溫度計的玻璃泡和毛細玻璃管都將因為是否含鈉或是含鉀或是同時含有鈉鉀而使其零點位置發生變化。

因此,任何溫度計都不能測定物體的真正溫度。由於測溫物質和測溫特性的選取不同,參考點和分度方法的選擇不同,故可以有各式各樣的溫標。

為了結束溫標上的混亂局面,開爾文(即w?湯姆遜)這位熱力學第二定律的創始人,最受尊敬的物理學家,創立了一種不依賴任何測溫質(當然也就不依賴任何測溫質的任何物理性質)的絕對真實的絕對溫標,也叫開氏溫標或熱力學溫標。

開氏溫標是根據卡諾迴圈定出來的,以卡諾迴圈的熱量作為測定溫度的工具,即熱量起著測溫質的作用。正因為如此,我們又把開氏溫標叫做熱力學溫標。卡諾迴圈描繪了理想熱機的基本圖案,具有巨大的理論意義。

卡諾迴圈象迷霧中的燈塔,給出了熱機效率的上限。

卡諾證明,等溫線上的各溫度之比等於卡諾迴圈在這些等溫線上所吸收的和所放出的熱量之比。根據卡諾定理,可逆的卡諾迴圈不受迴圈物質(工作物質)的影響,因此,這個比式對任何工作物質都成立。正是這個比式,使開爾文發現了一種測量溫度的新思路:

用熱量作為溫度的量度(熱量q起著測溫質的作用),而不需要任何實際的測溫質,從而不必考慮測溫質的物理屬性了。這樣,在溫度測定中,由於測溫質及其物理性質的不同而帶來的許許多多不可避免的影響就完全消除了。這就使開氏溫標具有所有其他溫標所不具有的優點,使溫度的測定具有真實的絕對的值。

這是乙個平常的發現(因為它來自卡諾迴圈),但它又是乙個偉大的發現。以卡諾迴圈為基礎建立起來的絕對溫標,在理論上是完整而準確的;在效果上,它結束了測溫技術中長期存在的混亂局面,的),開爾文用的辦法是測定晶體的熔解質量,熔解質量的大小是和熔點為τ 1時吸收的熔解熱成正比的。可以改變施於晶體上的壓強而能使晶體在一系列不同的溫度下熔解,這樣相應一系列不同的熔解質量,就有一系列不同時熔解熱。

這些熔解熱的比與各相應的熔點溫度之比是相等的。但是儘管如此,還不能單一地去確定溫度,因為比式中的熱量之比只能確定溫度的比值。這一問題,只要人為地選定乙個參考點就可以解決。

第十一屆國際計量大會(2023年)規定以純水的三相點的溫度定為開氏溫標的參考點,規定其溫度為273.15k(而不叫「度」),1k等於水的三相點的熱力學溫度的1/273.15,熱力學溫標被定為基本溫標,熱力學溫度被作為基本溫度,符號是t,單位是開爾文,簡寫為開,以k表示之,熱力學溫標的零點叫絕對零度(0k),於是熱力學溫標就完全確定了。

熱力學溫標取水的三相點為固定參考點,這比其它溫標選取冰點、熔點、沸點要優越得多。因為水的三相點是指純水以冰、水、蒸汽的平衡混合物而存在時的那個狀態只要在沒有空氣的密閉容器內,這個狀態的溫度就是確定不變的,它不依賴於壓強,所以它是最客觀的參考點。如果我們要測某乙個物體的溫度,可用任何一種工質的卡諾熱機當作溫度計,使卡諾熱機運轉於欲測物體(欲測其溫度t)和273.

15k的熱庫之間,測出吸收和放出的熱量q和q0之比,則溫度為:

從以上的討論可知,一支「熱力學溫度計」就是可逆的卡諾熱機,這在理論上是說得通的,但在技術上卻很困難。因此,擺在人們面前的另乙個任務是,尋找一種代用辦法去測定熱力學溫度,這種代用辦法要保證測量簡便而易行,要保證測得的數值足夠精確,要保證非常接近熱力學溫標的數值。人們發現「理想氣體溫標」(是實際採用的另一種標準溫標,簡稱氣體溫標,它以理想氣體作測溫質,以其定容條件下的壓強或定壓條件下的體積為測溫特性,以水的三相點的溫度為參考點並嚴格規定三相點的溫度為273.

15k「開爾文」每一開的間隔與熱力學溫標相同),在它所確定的溫度範圍內和熱力學溫標完全一致,熱力學溫標可以借助理想氣體溫標付諸實施,這就使熱力學溫標取得了現實意義。在實際計量中:在很大的溫度範圍內是用理想氣體溫度計去測量物體的熱力學溫度的,正是這個緣故,在溫度計量中也用t表示理想氣體溫度,也用「開」作為它的單位。

第十一屆國際計量大會(2023年)廢除了原先的攝氏溫標,規定了新的攝氏溫標。新規定的攝氏溫標是由熱力學溫標匯出的,定義t=t-273.15,即規定熱力學溫度的273.

15k為攝氏溫標的零點寫成0℃,攝氏1溫度的單位仍叫攝氏度,寫成x℃;攝氏溫差1度與熱力學溫差1開相等。2023年國際計量委員會根據2023年第十三屆國際計量大會決議,公布了《2023年國際實用溫標》(縮寫為ipts—1968),並規定它從2023年起在國際上生效。我國是由2023年1月1日起採用ipts—1968的。

開爾文用熱力學溫標——與任何測溫物質無關的溫標得到了絕對零度,因此,絕對零度這一重要概念對所有物質都成立,它和選用什麼物質及什麼物理性質都沒有關係。以絕對零度作為溫標的起點,這在溫度測量中的影響是深遠的,這種溫標沒有上限。自然可以設想,不論何時,測量乙個很高的溫度時,乙個更高的溫度將存在,並且也有可能達到。

這與絕對零度不同,因為再也沒有比絕對零度更低的溫度了。

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