什么是温度?定义与测量温度

用最直观的术语来说,温度是指事物有多热或有多冷。了解有关温度的更多信息,温度可以衡量物体中颗粒的平均动能,并通过测验问题测试您的知识。

温度定义

温度是对事物有多冷或多冷的量度;具体来说,是物体中粒子平均动能的量度,是与运动相关的一种能量。但是,有多热,有多冷呢?冷热这两个术语不是很科学。如果我们真的想指定事物的温度是多少,我们必须使用温度。例如,铁水有多热?为了回答这个问题,物理科学家将测量液态金属的温度。用温度代替冷热之类的文字可以减少混乱。

温度取决于颗粒的动能

所有物质都是由不断运动的粒子(原子或分子)组成。因为粒子在运动,所以它们具有动能。粒子运动得越快,它们具有的动能就越大。温度与动能有什么关系?嗯,如该图所示,物体的粒子具有的动能越多,物体的温度就越高。

温度是平均水平。物质粒子一直在运动,但是它们并非始终都以相同的速度和相同的方向运动。正如我们在该图中看到的那样,粒子的运动是随机的。物体中的物质粒子向不同的方向移动,有些粒子的移动速度比其他粒子快。结果,一些粒子比其他粒子具有更多的动能。那么,什么决定了物体的温度呢?一个物体的温度是粒子动能的最佳近似值。当我们测量物体的温度时,我们将测量物体中颗粒的平均动能。

平均而言,温度越高,物质分子的移动速度越快。染料在热水中的扩散速度将比冷水更快。这是由于分子运动的增加。温度与所涉及的分子数量无关。在给定条件下,10毫升和100毫升沸水样品的温度相等。这意味着对于两种不同量的水,分子的平均动能是相同的。

杯子和茶壶中的茶温度是相同的。

在此图像中,茶壶中的茶比杯子中的茶多,但是杯子中的茶的温度与茶壶中的茶的温度相同。

测量温度

由于分子是如此之小,因此必须使用间接方法来测量物质分子的动能。当热量加到物质上时,分子运动得更快。这种增加的运动导致大多数材料占用的体积或空间量略有增加。有些设备使用物质的膨胀来间接测量温度。这种设备称为温度计。

温度计有很多类型。许多温度计是装满液体的细玻璃管。温度计中经常使用汞和酒精,因为它们在很大的温度范围内都会保持液态。温度的变化会引起液体体积的微小变化。但是,当液体在温度计的细管中膨胀时,这种影响会放大。

温度计

 

一些温度计涉及双金属条的使用。在这样的温度计中,由两种不同金属制成的条被粘结或胶合在一起。因为金属以不同的速度膨胀,所以组合的带材在加热时会朝某个方向弯曲。冷却时,它会向相反的方向弯曲。下图显示了用作恒温器的双金属条。甲恒温器是用于控制加热和冷却系统的装置。

一些经常在水族箱外部使用的温度计包含液晶,这些液晶会根据温度而改变颜色。随着温度升高,液晶分子彼此碰撞越来越多。这会导致晶体结构发生变化,进而影响其颜色。这些温度计能够准确确定65 F至85 F之间的温度。

婴儿体温计

没有标记或刻度的温度计对您不是很有用。通过标记两个固定点来校准温度计。这些固定点之间的空间分为度数。度数用于指示温度。目前,通常使用三种类型的温度标度:摄氏,华氏和开尔文。我们习惯用华氏度(F)表示温度。科学家通常使用摄氏度(C),但开尔文(K)是温度的国际单位制。

由于热膨胀,温度计可以测量温度。热膨胀是由于温度升高引起的物质体积增加。随着物质变热,其颗粒移动得更快。粒子本身不膨胀;它们只是散开,以便整个物质膨胀。对于给定的温度变化,不同的物质会以不同的量膨胀。将温度计插入热物质中时,温度计内的液体会膨胀并上升。您可以通过测量温度计中液体的膨胀来测量物质的温度。

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