温度基础知识

热学计量基础知识•热力学第零定律（热平衡定律）：三个热力学系统A、B、C，若A与B处于热平衡，B与C处于热平衡，那么A与C必定处于热平衡。•此定律为温度概念的建立提供了实验基础，处于同一热平衡状态的所有物体具有共同的宏观性质，决定物体热平衡的宏观性质是温度，也就是说，温度是决定一个物体是否与其他物体处于热平衡的宏观性质。温度的概念•在微观状态，气体分子的平均动能与温度有关，与热力学温度成正比，温度标志着物体内部分子无规则运动的剧烈程度，温度超高就表示物体内部分子无规则热运动越剧烈。温度概念是大量分子的平均平动能相联系的，温度是大量分子热运动的共同表现，含有统计意义。对于单个分子是无意义的。温标•温度的数值表示法叫做温标。•建立温标的三个要素：•（1）选择测温物质，确定它随温度变化的属性即测温属性;•（2）选择温度固定点;•（3）规定测温属性随温度变化的关系。温标•摄氏温标（Celsius)定义：水在1标准大气压下纯水的冰点为0度，℃沸点温度为100度，中间100等分，每一等分为一度，单位为摄氏度，表示作℃。•1标准大气压：为了比较大气压的大小，在1954年第十届国际计量大会上，科学家对大气压规定了一个“标准”：在纬度45°的海平面上，当温度为0℃时，760mm高水银柱产生的压强叫做标准大气压。既然是“标准”，在根据液体压强公式计算时就要注意各物理量取值的准确性。从有关资料上查得：0℃时水银的密度为13.595×103kg/m3，纬度45°的海平面上的g值为9.80672N/kg。于是可得760mm高水银柱产生的压强为•P水银=ρ水银gh=13.595×103kg/m³×9.80672N/kg×0.76m•=1.01325×105Pa。•这就是1标准大气压的值，记为1atm。热力学温标•1824年法国卡诺（Carnot)提出卡诺定理：•（1）在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切可逆热机，其效率都相等，与工作物质无关。•（2）在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切不可逆热源机，其效率都不可能大于可逆热机的效率。•在卡诺定理的基础上引入一种理想绝对温标，它与测温物质的性质无关，这种温标叫做热力学温标，首先由开尔文引入。气体温标•热力学温标是一种理论温标，不可能实现，但是我们可以证明理想气体温标与热力学温标是一致的，而理想气体本身又是一种理想化的东西，好在我们可以用实际气体来很好地逼近它，这样就可以用气体温标很好地复现热力学温标。1990年国际温标（ITS-90）•热力学温度（符号T）单位为开尔文（符号为K），是七个基本单位之一。定义为水三相点热力学温度的1/273.16。•1990年国际温标同时定义了国际开尔文温度符号为T90和国际摄氏度t90,它们的关系与T和t一样即：•t90/℃=T90/K-273.15•温度基准：•1.0.65~5K•2.3.0~24.5561K•3.13.8033~273.16温度国家基准双金属温度计•典型的固体膨胀式温度计是双金属温度计，它利用线膨胀系数差别较大的两种金属材料制成双层片状元件，在温度变化时因弯曲形成而变形而使其另一端有明显位移，借此带动指针就构成双金属温度计。双金属温度计数值修约规则GB/T8170-2008术语•修约间隔：修约值的最小数值单位，系确定修约保留位数的一种方式。修约间隔的数值一经确定，修约值即应为该数值的整数倍。例1：如指定修约间隔为0.1，修约值即应在0.1的整数倍中选取，相当于将数值修约到一位小数。例2：如指定修约间隔为100，修约值即应在100的整数倍中选取，相•有效位数：对没有小数位且以若干个零结尾的数值，从非零数字最左一位向右数得到的位数减去无效零（即仅为定位用的零）的个数；对其他十进位数，从非零数字最左一位向右数而得到的位数，就是有效位数。例1：35000，若有两个无效零，则为三位有效位数，应写为350×102；若有三个无效零，则为两位有效位数，应写为35×103。例2：3.2，0.32，0.032，0.0032均为两位有效位数；0.0320为三位有效位数。例3：12.490为五位有效位数；10.00为四位有效位数。•0.5单位修约（半个单位修约）：指修约间隔为指定数位的0.5单位，即修约到指定数位的0.5单位。•修约方法：将拟修约数值乘以2，按指定数位依数字修约规则修约，所得数值再除以2。例1：将60.28修约到个数位的0.5单位（或修约间隔为0.5），得60.5。例2：将60.25修约到个数位的0.5单位（或修约间隔为0.5），得60.0。拟修约数值乘22A修约值（修约间隔为1）A修约值（修约间隔为0.5）60.25120.5012060.060.38120.7612160.5将下列数字修约到个数位的0.5单位（或修约间隔为0.5）•0.2单位修约：指修约间隔为指定数位的0.2单位，即修约到指定数位的0.2单位。•将拟修约数值乘以5，按指定数位依数字修约规则修约，所得数值再除以5。例1：将830修约到“百”数位的0.2单位（或修约间隔为20），得840。例:2：将842修约到“百”数位的0.2单位（或修约间隔为20），得840。拟修约数值乘55A修约值（修约间隔为100）A修约值（修约间隔为20）8304150420084084242104200840将下列数字修约到“百”数位的0.2单位（或修约间隔为20）确定修约位数的表达方式•指定数位(指定修约间隔)；•指定将数值修约成n位有效位数。四舍六入五考虑，五后非零则进一，五后皆零视奇偶，五前为偶应舍去，五前为奇则进一，不论数字多少位，都要一次修约成。进舍规则•拟舍弃数字的最左一位数字小于5时，则舍去，即保留的各位数字不变。例1：将12.1498修约到一位小数，得12.1。例2：将12.1498修约成两位有效位数，得12。•拟舍弃数字的最左一位数字大于5；或者是5，而其后跟有并非全部为0的数字时，则进一，即保留的末位数字加1。例1：将1268修约到“百”数位，得13×102（特定时可写为1300）。例2：将1268修约成三位有效位数，得127×10（特定时可写为1270）。例3：将10.502修约到个数位，得11。•拟舍弃数字的最左一位数字为5，而右面无数字或皆为0时，•若所保留的末位数字为奇数（1，3，5，7，9）则进一，•若所保留的末位数字为偶数（2，4，6，8，0）则舍弃。例1：修约间隔为0.1拟修约数值1.050修约值结果1.0•负数修约时，先将它的绝对值按数字修约规定进行修约，然后在修约值前面加上负号。例1：将下列数字修约到“十”数位拟修约数值-355-36×10•拟修约数字应在确定修约位数后一次修约获得结果，而不得多次按进舍规则连续修约。例如：修约15.4546，修约间隔为1正确的做法：15.4546→15不正确的做法：15.4546→15.455→15.46→15.5→16•在具体实施中，有时测试与计算部门先将获得数值按指定的修约位数多一位或几位报出，而后由其他部门判定。为避免产生连续修约的错误，应按下述步骤进行。1.报出数值最右的非零数字为5时，应在数值后面加“（＋）”或“（－）”或不加符号，以分别表明已进行过舍、进或未舍未进。例：16.50（＋）表示实际值大于16.50，经修约舍弃成为16.50；16.50（－）表示实际值小于16.50，经修约进一成为16.50。2.如果判定报出值需要进行修约，当拟舍弃数字的最左一位数字为5而后面无数字或皆为零时，数值后面有(+)号者进一，数值后面有(-)号者舍去，其他仍按数字修约规则进行。例：将下列数字修约到个数位后进行判定（报出值多留一位到一位小数）。实测值报出值15.454615.5（一）1516.520316.5（＋）17-17.5000-17.5-18-15.4546-(15.5(一))-15计算法则加减运算•应以各数中有效数字末位数的数位最高者为准（小数即以小数部分位数最少者为准），其余数均比该数向右多保留一位有效数字。例如：5.89+15.2551=5.89+15.255=21.145乘除运算应以各数中有效数字位数最少者为准，其余数均多取一位有效数字，所得积或商也多取一位有效数字。例如：2.1×3.124＝2.1×3.12＝6.55平方或开方运算•其结果可比原数多保留一位有效数字。例如：1.42＝1.961.233=1.861对数运算•所取对数位数应与真数有效数字位数相等。例如：lg12.3=1.09特殊实例非连续型数值个数、分数、倍数、名义浓度或标示量等是没有欠准数字的，其有效位数可视为无限多位；常数π、e和系数2，1/2等数值的有效位数也可视为是无限多位。例如：1.分子式“H2S04”中的“2”和“4”是个数；2.含量测定项下“每1ml的××××滴定液（0.1mol/L）”中的“0.1”为名义浓度，其有效位数均为无限多位；3.规格项下的“0.3g”或“1ml”，“25mg”中的“0.3”、“1”和“25”的有效位数也均为无限多位。结论：在计算中，其有效位数应根据其他数值的最少有效位数而定。pH值•pH值等对数值，其有效位数是由其小数点后的位数决定的，其整数部分只表明其真数的乘方次数。例如：pH=11.26([H+]=5.5×10-12mol/L)其有效位数只有两位。谢谢