Лекция Введение. Основные понятия и определения. Измерения, результат измерения, погрешности измерения и их классификация, достоверность измерения
жүктеу/скачать 1.55 Mb. Pdf көрінісі
|
| D
kE t где k— коэффициент пропорциональности; Е — термометрическое свойство; D — постоянная. Принимая для двух постоянных точек определенные значения температур, можно вычислить постоянные k и D и на этой основе построить температурную шкалу. К сожалению, как выяснилось позднее, коэффициент k нельзя было считать постоянным. При изменении температуры коэффициент k меняется, причем различно для разных термометрических веществ. Поэтому термометры, построенные на базе различных термометрических веществ с равномерной градусной шкалой, давали при температурах, отличающихся от температур постоянных точек, различные показания. Последние становились особенно заметными при высоких (много больших температуры кипения воды) и очень низких температурах. В 1848 г. Кельвин (У. Томсон) предложил построить температурную шкалу на термодинамической основе, приняв за нулевое значение температуру абсолютного нуля и обозначив температуру плавления льда +273,1°. Термодинамическая температурная шкала базируется на втором законе термодинамики. Как известно, работа в цикле Карно пропорциональна разности температур и не зависит от термометрического вещества. Один градус 74 по термодинамической шкале соответствует такому повышению температуры, которое отвечает 1/100 части работы по циклу Карно между точками плавления льда и кипения воды при нормальном атмосферном давлении. Термодинамическая шкала тождественна шкале идеального газа, построенной на зависимости давления идеального газа от температуры. Законы изменения давления от температуры для реальных газов отклоняются от идеальных, но поправки на отклонения реальных газов невелики и могут быть установлены с высокой степенью точности. Поэтому, наблюдая за расширением реальных газов и вводя поправки, можно оценить температуру по термодина- мической шкале. По мере расширения научных наблюдений и развития промышленного производства возникла естественная необходимость установить какую-то единую температурную шкалу. Первая попытка в этом направлении была предпринята в 1877 г., когда Международный комитет мер и весов принял в качестве основной температурной шкалы стоградусную водородную шкалу. За нулевую отметку была принята точка таяния льда, а за 100°- точка кипения воды при нормальном атмосферном давлении 760 мм. рт. ст. Температура определялась по давлению водорода в постоянном объеме. Нулевая отметка соответствовала давлению 1000 мм. рт. ст. Градусы температуры по этой шкале очень близко совпадали с градусами термодинамической шкалы, однако практическое применение водородного термометра ограничивалось из-за небольшого интервала температур примерно от -25 до +100° В начале XX в. широко применялись шкалы Цельсия (или Фаренгейта — в англо-американских странах) и Реомюра, а в научных работах — также шкалы Кельвина и водородная. При резко возросших потребностях в точной оценке температуры пересчеты с одной шкалы на другую создавали большие трудности и приводили к ряду недоразумений. Поэтому после нескольких лет подготовки и предварительных временных решений VIII Генеральная конференция мер и весов приняла в 1933 г. решение о введении Международной температурной шкалы (МТШ). Это решение было в законодательном порядке утверждено большинством развитых стран мира. В СССР Международная температурная шкала была введена с 1 октября 1934 г. (Общесоюзный стандарт ОСТ ВКС 6954). Международная температурная шкала является практическим осуществлением термодинамической стоградусной температурной шкалы, у которой температура плавления льда и температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении соответственно-обозначены через 0° и 100°. МТШ основывается на системе постоянных, точно воспроизводимых температур равновесия (постоянных точек), которым присвоены числовые значения. Для определения промежуточных температур служат интерполяционные приборы, градуированные по этим постоянным точкам. Температуры, измеряемые по международной шкале, обозначаются через С С. В отличие от градусов шкалы Цельсия — базирующейся также на точках плавления льда и кипения воды при нормальном атмосферном давлении и имеющей обозначения 0° и 100°С, но построенной на иной основе (на 75 линейной зависимости между температурой и расширением ртути в стекле), градусы по международной шкале стали называть «градусами международ- ными» или «градусами стоградусной шкалы». Основные постоянные точки МТШ и присвоенные им числовые значения температур при нормальном атмосферном давлении при- ; водятся ниже: а) температура равновесия между жидким и газообразным кислородом (точка кипения кислорода -182,97 б) температура равновесия между льдом и водой, насыщенной воздухом (точка плавления льда) 0.000° в) температура равновесия между жидкой водой и ее паром (точка кипения воды) 100,00 0 г) температура равновесия между жидкой серой и ее паром (точка кипения серы) 414,60° д) температура равновесия между твердым и жидким серебром (точка затвердевания серебра) 960.5 0 е) температура равновесия между твердым и жидким золотом (точка затвердевания золота) 1063,0° Для постоянных точек по пунктам а, в, г, в ОСТ ВКС 6954 даются формулы определения значений температур при атмосферных давлениях, отличающихся от нормальных. Там же приведены формулы и правила интерполяции и экстраполяции температур от —190° и до неограниченно высоких. Чтобы наглядно представить расхождения между МТШ и шкалой Цельсия, приведем сравнительную таблицу значений температуры для одинаковых условий измерения по данным М. М. Попова. Как видно из таблицы 13.1, эти расхождения при высоких температурах (более 200°С) имеют весьма большие значения. Таблица 13.1 - Значения температур в одинаковых условиях измерения Градусы между- народные, "С Градусы Цельсия. °Ц По ртутным термометрам» палочным из Иенского стекла, марки 16" 59" 1565" — 30 -30,28 - 30,13 — 0 0,00 0,00 0,00 + 50 + 50,12 + 50,03 + 50,05 100 100,00 100,00 100,00 200 200,29 200,84 200,90 300 302,7 304,4 303,9 500 — 526,9 523,1 700 — — 775 Современная Международная температурная шкала Опыт применения Международной температурной шкалы показал на необходимость внесения в нее ряда уточнений и дополнений, чтобы по возможности максимально приблизить ее к термодинамической шкале. 76 В 1948 г. МТШ была пересмотрена и приведена в соответствие с состоянием знаний того времени. В 1960 г. Международный комитет мер и весов принял исправленные числовые значения температур шкалы 1948 г. и утвердил новое «Положение о международной практической температурной шкале 1948 г. Редакция 1960 г.». Международная практическая температурная шкала (МПТШ), так же как и МТШ, базируется на шести постоянных первичных точках. Однако в МПТШ были внесены следующие уточнения (см. рисунок 13.1); 1) вместо точки плавления льда рекомендуется в качестве постоянной точки использовать лучше воспроизводимую точку равновесия между льдом, жидкой водой и водяным паром (тройную точку воды), которой присваивалось численное значение +0,01°; точка плавления льда с присвоенным ей числовым значением 0,000° была отнесена к категории вторичных постоянных точек; 2) температуре равновесия между твердым и жидким серебром (точке затвердевания серебра) присваивалось новое числовое значение 960,8°; 3) все постоянные точки (кроме тройной точки воды) определяются в состоянии равновесия при одной нормальной атмосфере, равной давлению 101 325 н/м жүктеу/скачать 1.55 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|