温度的测量与控制技术

【温度的测量】
　二、温度计　
　*水银温度计
　 水银温度计是以摄氏温标为基础，是实验室最常用的温度计。水银具有热导率大、热容小、热膨胀系数比较均匀、不容易附着在玻璃壁上等特点。水银温度计结构简单，价格便宜，具有较高的精确度，且使用方便。缺点是易损坏，并且水银毒性较大。
　 由于水银的熔点是-38.862℃，沸点是356.66℃，因此水银温度计一般的使用范围为-35℃到360℃。如果采用石英玻璃，并充以80×10⁵Pa的氮气，则可将测量上限温度提升至800℃。高温水银温度计的顶部有一个安全泡，防止毛细管内的气体压强过大而引起贮液泡的破裂。
　 1、常见水银温度计的种类和使用范围如下：
　 （1）一般用途的水银温度计。量程有0~50℃、0~100℃、50~100℃、0~150℃等，分度值为1℃或0.5℃。
　 （2）量热专用的水银温度计。量程有9~15℃、12~18℃、15~21℃、18~24℃、20~30℃等，分度值为0.01℃。目前广泛应用的是间隔为1℃的量热温度计，分度值为0.002℃。
　 （3）分段水银温度计。从-10℃到200℃，共有24支。每支温度计的使用范围为10℃，分度值0.1℃。另外还有-40℃到400℃，每隔50℃一支，分度值为0.1℃。　
　 2、水银温度计的校正
　 用水银温度计测量被测体系的温度，首先必须保证水银温度计的准确性。在通常情况下，水银温度计都或多或少的存在一定的误差。
　水银温度计的误差主要来自于以下三个方面的原因：
　 玻璃毛细管的内径不均匀；温度计的水银球受热后体积发生改变；使用中水银温度计有局部处于被测体系之外。
　 因此在使用温度计时要进行读数校正，通常只对后两种因素引起的误差进行读数校正。 　
　 （1）零点校正。由于水银温度计下端玻璃球的体积在使用过程中可能会改变，导致温度读数与真实值不符，因此必须校正零点。校正方法是，把水银温度计与标准温度计进行比较，也可以用纯物质的相变点标定校正。冰水体系是最常使用的一种，将温度计浸入冰水体系中，得到的温度值与刻度零点之差_零点称为零点校正值。
　 （2）露茎校正。“全浸式”水银温度计如有部分露在被测体系之外，则因温度差异会引起误差。这就必须进行露茎校正，其方法如图所示。校正值按下式计算：
　　　　　　　　　　　　
　 式中系数1.7×10^-4是水银对玻璃的相对膨胀系数（℃^-1）；h为露出于被测体系之外的水银柱长度，称为露茎高度，以温度差值（℃）表示；t_观为测量温度计的读数；t_环为环境温度，可用一支辅助温度计读出，其水银球应置于测量温度计露茎高度的中部。
　 (flash动画演示)

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