温度计、固定点和内插方程叫做温标的三要素。温标它确定了温度的单位。
各种温度计的数值都是由温标决定的。温度这个量比较特殊,它是利用一些物质的相平衡温度作为固定点刻在标尺上。固定点中间的温度值则利用一种函数关系来描述,称为内插函数(或称内插方程)。
早期的温标:
早期的温标为经验温标,是借助于某一种物质的物理量与温度变化的关系,用实验方法或经验公式所确定的温标。1714年德国人法伦海脱,以水银为测温介质,以水银的体积随温度的变化为依据,制成玻璃水银温度计。
它规定水的沸腾温度为212度,氯化氨和冰的混合物为0度,这两个固定点中间等分为212份,每一份为1度记作°F。这种标定温度的方法称为华氏温标。
国际温标是一种协议性温标。
温标:温度的“标尺”——依据温标就是测量一定的标准划分的温度标志,就象测量物体的长度要用长度标尺——“长标”一样,是一种人为的规定,或者叫做一种单位制。
热力学温标是不依赖任何具体测温物质及其测温属性的温标,当然是最理想的温标。但是,我们无法制造出可逆热机,因而无法测出可逆热机从高温热源吸收的热量与向低温热源放出热量之比。但是当理论上证明了,选用开尔文标度法,按热力学温标测定的温度与按理想气体温标测定的温度相同时,就可以用理想气体温标来实现热力学温标。
由于由理想气体温标测温程序繁复,极不方便快捷,并有一定的适用范围。国际计量大会曾多次开会讨论制定国际实用温标,以便能简单、方便、正确地测量温度。1927年拟定了第一个国际实用温标(ITS──27)。以后随着科学技术不断发展经1948、1960、1990年历次国际计量大会的修订,使国际实用温标日臻完善。国际实用温标的基本思想是:将温度范围分成几个区域,每个区域采用操作起来较为简便的温度计。但它们的刻度均以热力学温标逼近,即在不同的温区有不同的标准公式。这样,在温度计上的刻度不一定是均匀的,但测出的温度却尽可能接近热力学温度。协议性温标随科学技术水平的提高不断改进,以便缩小国际实用温标与热力学温标之间的差距。例如更精确地测定标准温度点的温度;修正内插公式;改进基准温度计等。
90国际温标代号为ITS──90(International Temperature Scale of 1990)。其要点如下:
①以热力学温标为基本温标。
②热力学温度以符号T表示,单位为开尔文,简称为开,符号K。
③1 K的大小定义为水的三相点热力学温度的1/273.16。
④摄氏温度(符号为t)规定由热力学温度导出,其定义为t=T-273.15。摄氏温度的单位称摄氏度,符号为°C,其大小与开尔文相同。
⑤划分四个温度段,指定各温度段的基准温度计:
ITS──90定义了十七个标准温度点列于下表。