11
国际温标(ITS-90)的固定点
物质a He e-H2 e-H2 e-H2 Ne* O2 Ar Hg H2O 平衡态b VP TP VP(CVGT) VP(CVGT) TP TP TP TP TP 温度T90/K 3～ 5 13.8033 ～17 ～20 24.5561 54.3358 83.8058 234.3156 273.16 物质a Ga* In* Sn Zn Al* Ag Au Cu* 平衡态b MP FP FP FP FP FP FP FP 温度T90/K 302.9146 429.7485 505.078 692.677 933.473 1234.94 1337.33 1357.77
气体温度计


气体温度计的原理是基于PV/T=常数，分为定容气体温度计和 定压气体温度计,多用氢气或氦气作测温物质. 1. 定容气体温度计是气体的体积保持不变，压强随温度改变。 2. 定压气体温度计是气体的压强保持不变，体积随温度改变。 定压气体温度计精度高，测量范围大（-260 ℃~160 ℃），性 能稳定，可用作温度标准器。但结构复杂，操作，使用和修正 麻烦。故除在高温范围外，实际工作中一般者使用定容气体温 度计。
个固定的数值，而和其他性质如压强等无关。 这一结论又叫做Nernst(能斯脱)热定理。 2. 不可能用有限的手续使系统冷却到绝对零度。 这个结论叫做绝对零度不可到达原理。
Left side: Absolute zero can be reached in a finite number of steps if S(0,X1)≠S(0, X2). Right: An infinite number of steps is needed since S(0,X1)= S(0,X2).
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热电偶
B、E、K、J、 R、 S、T七种标准化热电偶 S热电偶 铂铑10-铂 0℃-1300℃ B热电偶 铂铑30-铂铑6 600 ℃ -1700 ℃ E热电偶 镍铬-铜镍 -40 ℃ - 800 ℃ K热电偶 镍铬-镍硅 -40 ℃ -1000 ℃ R热电偶 铂铑13-铂 0 ℃ -1400 ℃ J热电偶 铁-康铜 -200 ℃ - 600 ℃ T热电偶 铜-康铜 -100 ℃ - 400 ℃ N热电偶 镍铬硅-镍硅镁 -40 ℃ -1300 ℃
3
温度测量理论
热力学第零定律
1. 2.
3.
4. 5.
如果两个热力学系统中的每一个都和第三个热力学系统处于 热平衡，那么，它们彼此也必定处于热平衡。这个结论叫做 热力学第零定律。 The zeroth law of thermodynamics states that if two separate thermodynamic systems are each in thermal equilibrium with a third, then all three are in thermal equilibrium with each other. 热力学第零定律为建立温度概念提供了实验基础。这个定律 反映出,处在同一热平衡状态的所有的热力学系统都具有一 个共同的宏观特征，这个特征就是由这些互为热平衡系统的 状态所决定的一个数值相等的状态函数。这个状态函数被定 义为温度。 定义是定性的。只能判断两系统的温度相等或不等，只是标 定而非测量。 通常物理量测量都是用标准单位的整数或小数表示。
第二章
贮热相变材料的热物性和工作性能
第一部分
焦冬生 热科学和能源工程系
1
提纲
贮热相变材料热物性 理论计算相变潜热 改善相变材料的热物性
导热系数和比热容
2
一、贮热相变材料的热物性及测定方法

相变材料的热物性

相变温度、相变潜热、导热系数、比热容、密度、膨胀系数
温度测量 热量测量 一般卡计法； 热分析法
温标。
并规定：
Q2 Q1
2 1
称为热力学温标
定义水的三相点温度(热力学温标)θtr=273.16 K
由卡诺定理得到的热力学温标，温度才有“比”
意义上的测量.
7
温度测量理论
理想气体状态方程
PV nRT
测量成为可能
8
温度测量理论
热力学第三定律
1. 当温度趋向于绝对零度时，系统的熵趋向于一
14
热电偶温度计简介
热电偶
15
在1821年德国医生塞贝克在实验中发现热电效
应以来，经珀尔帖、汤姆逊以及开尔文等科学 家的大量研究，热电效应理论得到了不断的发 展，并日趋完善。 塞贝克通过实验发现一对异质金属A、B组成的 闭合回路中，如果对接点a加热，那么，a,b两 接点的温度就会不同，温度不同，就会有电流 产生，使得接在电路中的电流表发生偏转。这 一现象现今称为温差电效应或塞贝克效应，相 应的电势称为温差热电势或塞贝克电势，它在 热电偶回路中产生的电流称为热电流。
4
温度测量理论
热力学第二定律 热量总是自发地从高温物体(系统)传到低温物 体。 功可以全部转化为热，但任何热机不能全部地、 连续不断地把所获得的热量转变为功。 第二定律从热量自发流动的方向判别出物体温
度的高低。
The second law of thermodynamics states that "Every
process occurring in nature proceeds in the sense in which the sum of the entropies of all bodies taking part in the process is increased.
5
温度测量理论
卡诺定理
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热电动势由两部分电动势组成，
1. 一部分是两种导体的接触电动势， 2. 另一部分是单一导体的温差电动势。
热电偶原理示意图
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热电偶的基本定律
1、均质导体定律 如果热电偶回路中的两个热电极材料相同，无论两 接点的温度如何，热电动势为零。 2、中间导体定律 在热电偶回路中接入第三种导体，只要第三种导体 的两接点温度相同，则回路中总的热电动势不变。 3 、标准电极定律 如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产 生的热电动势已知，则由这两种导体组成的热电偶所 产生的热电动势也就已知。
差热分析法 (Differential Thermal Analysis, DTA)； 差示扫描量热法(Differential Scanning Calorimetry, DSC)
导热系数

稳态法（Steady-state methods） 瞬态法（Transient methods）
a. e-H2指平衡氢，即正氢和仲氢的平衡分布，在室温下正常氢含75%正氢、 25%仲氢；* 第二类固定点 b. VP-蒸汽压点；CVGT-等容气体温度计点；TP-三相点(固、液和蒸汽三 相共存的平衡度)；FP-凝固点和MP-熔点(在一个标准大气压101325Pa下， 固、液两相共存的平衡温度)，同位素组成为自然组成状态。 12
10
温标


Temperature scales differ in two ways: the point chosen as zero degrees, and the magnitudes of incremental units or degrees on the scale. The Celsius scale (°C) is used for common temperature measurements in most of the world. It is an empirical scale. It developed by a historical progress, which led to its zero point 0 °C being defined by the freezing point of water, with additional degrees defined so that 100 °C was the boiling point of water, both at sea-level atmospheric pressure. Because of the 100 degree interval, it is called a centigrade scale. Since the standardization of the kelvin in the International System of Units, it has subsequently been redefined in terms of the equivalent fixing points on the Kelvin scale, and so that a temperature increment of one degree celsius is the same as an increment of one kelvin, though they differ by an additive offset of 273.15. The United States commonly uses the Fahrenheit scale, on which water freezes at 32 °F and boils at 212 °F at sea-level atmospheric pressure. Many scientific measurements use the kelvin temperature scale (unit symbol K), named in honor of the Scottish physicist who first defined it. It is a thermodynamic or absolute temperature scale. Its zero point, 0K, is defined to coincide with coldest physically-possible temperature (called absolute zero). Its degrees are defined through thermodynamics. The temperature of absolute zero occurs at 0K = -273.15°C (or −459.67 °F), and the freezing point of water at sea-level atmospheric pressure occurs at 273.15K =0°C.