发信人: wasguru()
整理人: bsese(1999-09-04 07:42:54), 站内信件
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【 在 maozedo (彭) 的大作中提到: 】
: 我又看了一下，其实我对自己想问什么也有点糊
: 涂。我的意思大概是这样：第一个温度计是这样做的（是
: 否？）：先用玻璃做一根内径尽量均匀的管。注入一定量
: 的水银。密封。放入冰水混合物，在玻棒上做上记号（一
: .......
maozedo兄考虑得很对，这涉及到温标这个问题。
人们很早就定性地知道什么是冷，什么是热，但是对冷热的定量描述，却是在温
标的制定之后。
所谓温标，就是对温度作出一个定量化的规定，并有一套标准的方法来进行测量
。
在制定温标之前，第一个需要回答的问题是，温度能不能测量？热力学第0定律回
答了这个问题。这个定律说，如果任何两个物体同时与第三个物体达到热平衡，
则这两个物体也达到热平衡。这个定理给出了一个判定温度是否相等的标准，即
达到热平衡的物体的温度都相等。
然后就是温标的制定。正如maozedo兄所述，摄氏温标的制定是规定1大气压下水
的冰点为0度，沸点为100度，将它们100等分，每一分为1度。这里的“等分”，
是指等分汞柱高。这里不存在什么水银是否均匀膨胀的问题，因为在此之前尚无
定量化的温度，所以也没有定量化的膨胀率。换句话说，摄氏温标规定汞是随温
度线性膨胀的。
华氏温标的制定与摄氏温标相似。开始时，华氏希望所有的温度值都是正的，所
以他取当时他能拿到的最冷的温度--冰与盐水的混合物为零度，又取人的体温为
96度(取96是因为这个数能被许多数整除，比较方便)。后来他为了使水的冰点和
沸点的温度值为整数，又对这一方案略作调整，规定水的冰点为32度，沸点为21
2度，中间等分为180分。
这些温标的缺陷是它依赖于某一特定的测温介质(汞)，而汞的液态范围是有限的
，无法测很低或很高的温度。如果换一种别的介质，就存在着介质的膨胀率是否
相等的问题。
后来人们发现，低密度气体的压强与温度成线性关系。利用这一特性，可以定义
一个新的温标，这一温标规定，水的三相点温度为273.16度，而气体压强为零(外
推)的极限点为零度。这个新的温标在数值上与摄氏温标差273.15(严格地说，仅
在水的三相点处差273.15度，在其它温度处则有一定的误差)。这个温标称为理想
气体温标，于1954为国际标准计量委员会所采纳。当然，这么一来，水的冰点就
不再严格等于0度，水银的膨胀也不再是严格的线性。
采用理想气体温标可以测量到1K的低温(用沸点最低的氦气作为工作介质)，在更
低的温度下，氦气将发生液化。为了测量更低的温度，人们又进一步制定热力学
温标(又称绝对温度温标，开尔文温标)。热力学第二定律有一个重要结论，即可
逆热机的效率仅取决于冷热两个温源的绝对温度之比，而与具体的工质无关。因
此，只要指定某一点的温度，其它的温度可以通过测量可逆机的效率来得到。如
果选定水的三相点温度为273.15度，则热力学温标与理想气体温标在其适用范围
内等价。利用热力学温标，人们可以测量到百万分之一K的低温。
从以上的介绍可见，每一个新的温标的引入，都拓展了原有温标的适用范围，同
时又与原温标相容，但并不是完全相同。
除温度以外，长度、时间等的标准也经历了类似的变迁。
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