各种温度计

制造温度计根据一个原理:温度随其他物理量的改变而改变。

(甲)液体温度计
这是用液体作测温物质而以体积膨胀标志温度的温度计。这类温度计的最普通的形式是一个玻璃毛细管下带一个泡,中装液体。当温度增加时,液体在毛细管中上升。毛细管壁上有均匀的刻度以指示温度。最常用的液体是水银。

液体温度计的优点:可以马上从毛细管壁上的刻度看出温度的数值,使用起来很方便。

但是也有很多缺点,不适于作精确的测量之用。主要的缺点有:(1)温度能测量的范围较小,限制在液体的凝固点与沸点之间。虽然用水银较用其他液体时所测量的温度范围大些(水银的凝固点为-38.87℃,沸点为356.58℃),然而也不够大。(2)玻璃毛细管的孔径不易均匀。(3)玻璃的热滞现象,即玻璃膨胀以后不易恢复原状。(4)液体的膨胀率在不同温度时不同。由于以上几个缺点,液体温度计不能选作标准,也不能作为精密温度计而使用。在物理学上,标准温度由气体温度计来确定,而精密测量则利用电阻温度计。

(乙)气体温度计
一个气体温度计的主要部分是一个玻璃泡或是金属泡,中装气体,有一个细管连到一个水银气压计。气体温度计有定压和定容两种。

气体温度计的缺点是仪器比较复杂,使用起来不如液体温度计那样简便。但是它的优点很多,所有液体温度计的四个缺点它都没有。

它的优点是:(1)温度的范围很大,许多气体的液化点是非常低的;(2)气体的膨胀系数较大,约10-3(液体是10-5);(3)无论何种气体,不论是定压的还是定容的,所指示的温度都几乎完全一样,只有在精确度极高时才看出有细微差别。所以,气体温度计就被选为标准温度计,

(丙)电阻温度计
纯铂电阻温度计是一种最准确最可靠的仪器。它的原理是以电阻随温度而改变的现象作为温度的指示,电阻用惠斯通电桥法测量。在冰点(0℃)与锑点(即锑的熔点630.5℃)之间,纯铂的电阻与温度t的关系有确定的关系式。

这种温度计在应用上的方便和可靠,这种温度计在应用上的方便和可靠,可作精确测量之用。但在高温锑点之上,或是在低温氧点之下,电阻温度计的准确度较差。

(丁)温差电偶
温差电偶是一种常用的可靠的温度计。一个温差电偶是用两个不同的金属线连接起来的,温差电偶的电动势随两种金属的两个接头的温度差而改变,电动势用电势计法测量。假如固定一个接头(纯铂)的温度为冰点,另一接头(铂中含有百分之十重量的铑)的温度就可由温差电动势来确定。

各种温差电偶的应用范围也很广,甚至一直到较氧点更低的温度都可用,但准确度不及铂电偶温度计。

(戊)高温计
高温计有两种,一种是辐射高温计,一种是光测高温计,这两种所测的温度都是绝对温度。这两种所测量的不是高温物体本身的温度,而是测量高温物体所辐射的热量,再应用辐射公式推算出高温物体的温度。当物体的温度高于金点时,高温计所测得的温度在目前是唯一的标准温度。测量辐射热量的方法是测量一个物体在吸收辐射热之后的温度改变,而这个温度改变用温差电偶测量。
辐射公式有两种,一种用于辐射高温计,一种用于光测高温计。用于辐射高温计的是斯特藩定律(Stefan):

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