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温度计最早的温标,你真的了解吗?

更新时间:2023-11-25 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

杨明义《春江水暖》DTd物理好资源网(原物理ok网)

“竹外桃花三两枝,春江水暖鸭先知。”苏东坡脍炙人口的诗歌告诉我们:要晓得水的冷暖,惟有自己亲自体会一把,野鸭戏水尚且就为“先知”了。又若“如鱼饮水、冷暖自知”以及“乍暖还寒时侯,最难将息”,可见古人对于冷暖的概念大都来自于感官信息。事实上,嗅觉感知气温往往是不确切的,嗅觉只有对温差是比较敏感的。如果你刚才洗个冷水澡就把你扔到春江里去,肯定还是得冻个半死,水暖就无从谈起了。要对物质冷热程度进行测度,须要有明晰的数学量,它就是体温。DTd物理好资源网(原物理ok网)

从宏观上来说气温代表物体的冷热程度,一块材料是冷是热可以从它的湿度是高是低来评判;从微观上来说,湿度就是物体分子热运动的剧烈程度,组成物质的微观分子实际上在平衡位置附近会不断震动分子热运动的剧烈程度,所有分子震动的平均能量就和湿度有关。为此,气温变化实际上和能量的转移是分不开的,这类能量转移我们可以称之为热量。物质之间的热量传递会导致体温的变化,而且怎么表征体温的高低呢?这就有必要确认一个标准,即取某一个物质的气温作为参考点,这样就可以表示其他物质的体温了,由此成为温标。DTd物理好资源网(原物理ok网)

室温计DTd物理好资源网(原物理ok网)

最早的温标是在1714年制订的华氏温标,他取硝酸铵和冷水混和物的气温为零度,人体体温为100度,把水银的膨胀容积在此之间分成100等份,每一份就是1F。而在1740年则取一个标准大气压下的冷水混和物为零度,水的沸点为100度,定出了摄氏温标C。随着参考点和分度法的不同,不同的温标下边对于同一个客观气温可以有不同的数值,这是十分令人苦恼的事情。据悉,通常来说测定湿度必须采用湿度计,水银、酒精、石油等液体体温计是以测温物质膨胀容积和气温关系评判的,二氧化碳体温计可以按照二氧化碳浮力和湿度关系,金属体温计是按照金属内阻和湿度的关系,电偶体温计是依据热电势差和湿度的关系,无论采取任何测温物质,测得的气温实际上都是在假定除测温属性随气温变化以外其他属性不变的情况下获得的。这样的话,那些依赖于测温属性的温标必然会依赖于测温物质,于是任何水温计虽然都无法测得物体的真正体温。DTd物理好资源网(原物理ok网)

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为解决温标的混乱局面,依据热力学第二定理提出,可以按照卡诺循环的热量作为测定体温的工具,把热量作为体温的惟一量度,就可以构建不依赖于任何测温物质的温标——开氏温标,又名热力学温标。在热力学温标中,定义水的单相(气、液、固)点为273.16K,对应摄氏温标下一个大气压下水固液线为273.15K(注意和后者有0.01度的区别),也即0C,这样绝对零度0K就是-273.15C。DTd物理好资源网(原物理ok网)

奇妙的量子世界DTd物理好资源网(原物理ok网)

分子热运动的剧烈程度_分子热运动的剧烈程度_分子热运动的剧烈程度DTd物理好资源网(原物理ok网)

绝对零度是个哪些概念?气温为零的时侯分子热运动的剧烈程度,就是说物体内部分子热运动不存在,分子被完全“冻”住了。有人想会不会就是“整个世界都彻底清静了”?量子热学告诉我们不是这么。微观粒子虽然在绝对零度下没有了热运动,但还是存在量子涨落和量子相变等量子过程,并非绝对的“静止不动”。如前所述,气温和热量传递密切相关,和微观粒子热震动的能量密切相关,若简单言之,气温实际上就代表了能量的一种方式——热能。这么处于绝对零度下的微观粒子态系统,就是热能的最低态,在量子热学中称作能级。微观粒子系统的能级是多种多样了,显示出量子世界的复杂性。关于奇妙的量子世界,《水煮化学》的后半部份将会逐一为您阐明,此处姑且略过。DTd物理好资源网(原物理ok网)

热力学第三定理强调,绝对零度是不能通过有限次降温实现的,它只是一个可以无限迫近的理想值。人类获得高温的方式有好多,例如用氢气减压制热可以达到1K左右,用He3和He4核素进行稀释制热可以达到mK(千分之一)量级,借助绝热去磁技术可以达到千万分之一K,而用激光制热可以达到十亿分之一K。随着气温的一步步增加,许多奇妙的量子现象都会呈现。如超导(内阻消失、磁力线排出物体外)、超流(流体不呈现粘滞性,具有挺好的热导率)、玻色爱因斯坦汇聚(所有原子同时降到能量最低态)等等。DTd物理好资源网(原物理ok网)

液氦超流与碱金属原子的玻色爱因斯坦汇聚——低温下神奇的量子现象DTd物理好资源网(原物理ok网)

从高温到低温的化学世界是十分丰富多彩的,在文章的最后我们就举例来见识一下:DTd物理好资源网(原物理ok网)

2.7K也即约-270C是我们宇宙如今的平均气温,是宇宙大爆燃后残留的微波背景幅射气温;DTd物理好资源网(原物理ok网)

-240C是冥王星和海王星的气温,由于它们离太阳很远,接收到得热量也就极少;DTd物理好资源网(原物理ok网)

-170C,是生命存活的极限,只有大肠球菌之类的能够存活。其实有一种更为牛的水熊虫,竟然能在太空中(-270C)冻几个小时就能存活!DTd物理好资源网(原物理ok网)

水熊虫DTd物理好资源网(原物理ok网)

-130C是月球上出现的最低温度,在北极的最高峰——文生峰顶;DTd物理好资源网(原物理ok网)

-50C是中国境内出现的最低温度,在四川阿尔山;DTd物理好资源网(原物理ok网)

-10C是人类才能常年正常生活的体温;DTd物理好资源网(原物理ok网)

0C是水的冰点(固液线);DTd物理好资源网(原物理ok网)

30C是蚊虫最适合的气温,气温太高了它会热死,太低了会停止繁育,所以杀害虫子的办法要么是热死它,要么就饿死它吧!DTd物理好资源网(原物理ok网)

40C是人类温度的极限,假如连续几天发烧40C以上,那基本上就要挂了;DTd物理好资源网(原物理ok网)

90C海底火山微生物生活的环境湿度,它们能在几乎是滚水中活着,真了不起!DTd物理好资源网(原物理ok网)

800C是火山熔岩的气温,月球内部是一个炽热的地方!DTd物理好资源网(原物理ok网)

6000C是太阳表面的体温,太阳是一个巨大的核聚变反应球,气温高是必然的;DTd物理好资源网(原物理ok网)

8000C是牛郎星的体温,太阳热也比不过牛郎的心热啊,而织女星要在10000C左右,真是一对“热恋”的情人!DTd物理好资源网(原物理ok网)

十万摄氏度是星云的体温,超新星爆发时侯会抛出大量星云物质,死也死的悲壮!DTd物理好资源网(原物理ok网)

一千万摄氏度是中子星表面,这是密度最大的星球,一个芝麻粒大小恐怕就得万吨轮船才运的动!DTd物理好资源网(原物理ok网)

一亿摄氏度,这是人类创造的最低温记录,在耶鲁学院的核聚变反应堆中实现的。DTd物理好资源网(原物理ok网)

十亿摄氏度以上,那么高湿度目前只有一种时期可以实现——宇宙大爆燃的时侯,大爆燃以后3秒左右时间降到了这个气温,至于大爆燃附近的体温,那简直是要多高有多高……DTd物理好资源网(原物理ok网)

宇宙大爆燃到现今的宇宙是一个从热到冷的降温过程DTd物理好资源网(原物理ok网)

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