Обеспечение единства измерения температуры. Температурные шкалы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ
РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
НЕФТИ И ГАЗА им. И.М. ГУБКИНА
Кафедра физики
И.Н. Евдокимов
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЙ
Часть 1.
Т Е М П Е Р А Т У Р А
Определение понятия.
Методы получения и контроля.
Измерительная аппаратура.
МОСКВА 2004

http://eee.gubkin.ru

http://eee.gubkin.ru

http://eee.gubkin.ru

Измерения расстояний, времени –
с глубокой древности
Измерения температуры – только с 18 века

Клавдий Гален
(врач, II век н.э., 129-199 г.)
классификация лекарственных
препаратов
по 12 градусам
(лат. gradus - ступень)
Свой «градус» имело каждое правильное лекарство
от данной болезни, т.е. правильная смесь препаратов,
которую называли температурой.
(лат. temperatura - надлежащее смешение,
правильное соотношение)
Возникновение терминов

Галилео Галилей (1597 г.)
термоскоп
Исаак Ньютон (1701 г.)
температурная шкала из 12 градусов.
Реперные температуры:
0о - замерзание воды
12о - тело здорового человека.
Появление приборов
Начало измерений

Даниэль Габриель Фаренгейт (1714 г.)
Реперные температуры:
0о - смесь вода-лед-соль
12о (96о) - тело здорового человека
Андерс Цельсий - 1742 г.
100о шкала
0о – кипение воды,
100о – таяние льда
Карл Линней – (1707-1778)
«поворот» шкалы Цельсия
к современному виду

Что такое температура ?
Эксперимент -
температура тел,
находящихся
в термическом равновесии,
одинакова

Температура
как термодинамическая величина
Энтропия - безразмерна
[T] - Джоули
[T] - Кельвины
Термодинамическая шкала температур
может быть воспроизведена в цикле Карно

Температура
как параметр уравнений состояния
«Шкала газового термометра»

Температура
как параметр уравнений тепловых процессов
Уравнение
теплового
баланса
Земли
Q – солнечная постоянная, α - альбедо (коэф-т отражения)
Земли, σ - постоянная Стефана-Больцмана, ε - эмиссионная
способность (коэф-т серости)

Температура как параметр
равновесных функций распределения
Распределение МАКСВЕЛЛА

Температура как параметр
равновесных функций распределения
Распределение БОЛЬЦМАНА

Температура как параметр
равновесных функций распределения
Распределение ФЕРМИ-ДИРАКА

Температура как параметр
равновесных функций распределения
Функция Планка

Флуктуации температуры

Неравновесные функции распределения
Распределение по энергиям
для электронов в газовом разряде

ТЕМПЕРАТУРНЫЕ
ШКАЛЫ

Единица измерения температуры Т
- кельвин (К) -
- 1/273,16
термодинамической температуры
тройной точки воды.
Термодинамическая температурная шкала
Лорд Кельвин
(Уильям Томсон)
( 1824 – 1907 )

Стандартная температурная шкала МПТШ-68
Международная практическая
температурная шкала (МПТШ-68)
(с уточнениями Консультативного
комитета по термометрии 1984 г)
Шкала основана:
А) на 12 температурах фазовых переходов (реперных точках)
измеренных эталонным газовым термометром
Б) на интерполяционных приборах (термометрах), для
получения температур в диапазонах между реперными точками
В) на интерполяционных формулах, коэффициенты в которых
определяются из условий гладкости сшивания
с интерполяционными кривыми соседних диапазонов.

РЕПЕРНЫЕ
ТОЧКИ
МПТШ-68

Интерполяционные приборы и формулы
МПТШ-68
Например, выше точки затвердевания золота TAu = 1337,58 К
интерполяционный прибор - спектральный пирометр,
а интерполяционная формула - закон излучения Планка :
L(λ, T) - спектральная плотность излучения
с = 0,014388 м⋅К

Интерполяционные приборы и формулы
МПТШ-68
В диапазоне от Т=903,89 К до Т=1337,58 К
интерполяционный прибор - Pt-Pt10Rh термопара
интерполяционная формула :
Е(Т) = a + bT + cT2
Е(Т) - термоэлектродвижущая сила

РЕПЕРНЫЕ ТОЧКИ НИЖЕ 30К
(ШКАЛА ВПТШ-76 )