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      什么是溫度?定義與測量溫度

      用最直觀的術語來說,溫度是指事物有多熱或有多冷。了解有關溫度的更多信息,溫度可以衡量物體中顆粒的平均動能,并通過測驗問題測試您的知識。

      溫度定義

      溫度是對事物有多冷或多冷的量度;具體來說,是物體中粒子平均動能的量度,是與運動相關的一種能量。但是,有多熱,有多冷呢?冷熱這兩個術語不是很科學。如果我們真的想指定事物的溫度是多少,我們必須使用溫度。例如,鐵水有多熱?為了回答這個問題,物理科學家將測量液態金屬的溫度。用溫度代替冷熱之類的文字可以減少混亂。

      溫度取決于顆粒的動能

      所有物質都是由不斷運動的粒子(原子或分子)組成。因為粒子在運動,所以它們具有動能。粒子運動得越快,它們具有的動能就越大。溫度與動能有什么關系?嗯,如該圖所示,物體的粒子具有的動能越多,物體的溫度就越高。

      溫度是平均水平。物質粒子一直在運動,但是它們并非始終都以相同的速度和相同的方向運動。正如我們在該圖中看到的那樣,粒子的運動是隨機的。物體中的物質粒子向不同的方向移動,有些粒子的移動速度比其他粒子快。結果,一些粒子比其他粒子具有更多的動能。那么,什么決定了物體的溫度呢?一個物體的溫度是粒子動能的最佳近似值。當我們測量物體的溫度時,我們將測量物體中顆粒的平均動能。

      平均而言,溫度越高,物質分子的移動速度越快。染料在熱水中的擴散速度將比冷水更快。這是由于分子運動的增加。溫度與所涉及的分子數量無關。在給定條件下,10毫升和100毫升沸水樣品的溫度相等。這意味著對于兩種不同量的水,分子的平均動能是相同的。

      杯子和茶壺中的茶溫度是相同的。

      在此圖像中,茶壺中的茶比杯子中的茶多,但是杯子中的茶的溫度與茶壺中的茶的溫度相同。

      測量溫度

      由于分子是如此之小,因此必須使用間接方法來測量物質分子的動能。當熱量加到物質上時,分子運動得更快。這種增加的運動導致大多數材料占用的體積或空間量略有增加。有些設備使用物質的膨脹來間接測量溫度。這種設備稱為溫度計。

      溫度計有很多類型。許多溫度計是裝滿液體的細玻璃管。溫度計中經常使用汞和酒精,因為它們在很大的溫度范圍內都會保持液態。溫度的變化會引起液體體積的微小變化。但是,當液體在溫度計的細管中膨脹時,這種影響會放大。

      溫度計

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      一些溫度計涉及雙金屬條的使用。在這樣的溫度計中,由兩種不同金屬制成的條被粘結或膠合在一起。因為金屬以不同的速度膨脹,所以組合的帶材在加熱時會朝某個方向彎曲。冷卻時,它會向相反的方向彎曲。下圖顯示了用作恒溫器的雙金屬條。甲恒溫器是用于控制加熱和冷卻系統的裝置。

      一些經常在水族箱外部使用的溫度計包含液晶,這些液晶會根據溫度而改變顏色。隨著溫度升高,液晶分子彼此碰撞越來越多。這會導致晶體結構發生變化,進而影響其顏色。這些溫度計能夠準確確定65 F至85 F之間的溫度。

      嬰兒體溫計

      沒有標記或刻度的溫度計對您不是很有用。通過標記兩個固定點來校準溫度計。這些固定點之間的空間分為度數。度數用于指示溫度。目前,通常使用三種類型的溫度標度:攝氏,華氏和開爾文。我們習慣用華氏度(F)表示溫度??茖W家通常使用攝氏度(C),但開爾文(K)是溫度的國際單位制。

      由于熱膨脹,溫度計可以測量溫度。熱膨脹是由于溫度升高引起的物質體積增加。隨著物質變熱,其顆粒移動得更快。粒子本身不膨脹;它們只是散開,以便整個物質膨脹。對于給定的溫度變化,不同的物質會以不同的量膨脹。將溫度計插入熱物質中時,溫度計內的液體會膨脹并上升。您可以通過測量溫度計中液體的膨脹來測量物質的溫度。

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