《温度、压力、流量测量基础》（美）本尼迪克特（Bendeict，R.P.）著；周书烈译|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《温度、压力、流量测量基础》

【作　者】（美）本尼迪克特（Bendeict，R.P.）著；周书烈译

【页 数】 329

【出版社】 北京：国防工业出版社 , 1985.09

【ISBN号】15034·2815

【价 格】4.30

【分 类】温度测量 压力计量 流量计量

【参考文献】 （美）本尼迪克特（Bendeict，R.P.）著；周书烈译. 温度、压力、流量测量基础. 北京：国防工业出版社, 1985.09.

图书目录：

《温度、压力、流量测量基础》内容提要：

《温度、压力、流量测量基础》内容试读

第一部分温度及其测量

前言

第一部分是关于温度，包括过去对温度的认识，早期对温度测量进行的某些尝试：现在对温度的认识；实验室内怎样进行温度测量以及各种常规的测温方法。

今天，温度已被公认为科学领域中的一种基本变量，热力学、流体力学、传热学、气动力学、宇航学、化学、物理学都少不了它。然而，当我们研究温度基本理论时，发现对温度的重要性及意义方面有许多混乱的地方，例如，虽然早期科学家毫不怀疑人体温度的确定性，但他们都十分肯定地认为水的冰点是可变的。此外，还研究“潜热”、“燃素”、“热质”之类的说法；引入这些说法是为了描述他们在热和温度研究中的那些不可捉摸的神秘思想。

美国伟大的科学史家萨尔顿曾经说过：“任何学科中，人们决不会把一个对本学科的历史没有一点起码了解的人捧为大师。”无疑，作为温度测量方面的行家，我们必须象熟悉测温学中目前通用的各类测量仪表和测量方法那样熟悉测温学的发展历史。

因此，第一部分，通过简略地回顾国际实用温标(IPTS)建立之前测温学的主要

发展过程，概括地叙述了目前认为比较满意的温度概念的建立，较详细地说明了在IPTS

基础上实现温度测量的各种实用方法，诸如：玻璃管液体温度计、电阻温度计、热电温度计和光学高温计等，还讨论了热响应和热恢复的概念，以便对稳态、非流动温度概念加以修正，从而应用于解态、流动温度情况。

第一章早期对热度测量的尝试

1.1热和冷的一般认识

早在远古时代，人们对热的程度就已有所认识，例如，对炽热的太阳、寒冷的水、炎热的沙漠、荫凉的森林地带、滚烫的油、冻结的冰等的认识。从表面上看，冷和热确实变化无穷。虽然人的感觉是灵敏的，但是，当冷热程度超出非常有限的感觉范围之后，由于疼痛而无法辨别出冷热的程度，即使不会使人感到疼痛的范围内，人们也只能感觉出相对温度。因此，从科学观点来看，靠人的感觉只是一种不适当的温度检测手段。

1.2历史梗概

根据儿种原始资料的记载，第一台测量冷热程度的仪器的出现应归功于伽利略(G一

1 ileo Galilei)1。他的学生维维安尼(Vincenzo Viviani)在伽利路传(1718)中写

●在参考文献C1〕博尔顿(H.C,Boto)的有价值的小册子中，可以找到很多测温学方面的早期历史。

2

道：“.…1592年末，伽利略任数学学会主席时，在帕多瓦（Padua),他发明一种包含空气和水的玻璃温度计…”。另外，威尼斯(Venice),.的萨格列多(Francesco Sa-gredo)于1613年5月9日写给伽利略的信中说：“.…您发明的热度测量仪器，我已经制成几种简便形式的装置，可以测出不同地方的温度差…”。伽利略所用的那种仪器是要受大气压力影响的，现在叫做“气压温度观测器”。

温度计这个词，于l624年首次出现在勒尔蒙(J.Leucechon)所著的“趣味数学”

一书中。作者把温度计描写成“一种玻璃仪器，上面有一小球，下面有一长颈，或用一根非常细长的管子更好，管子的末端与充满水的瓶子相连接。…按照自然科学家之见，若要按数值和度数测定温度变化，就得沿管子全长划线，将其分成八度…”。大约在1654年，托斯卡纳(Tuscany)的杜克(Ferdinand I,Grand Duke)制造了实用型温度计，这种温度计的温包及细管内充注酒精并密封。这就是第一个与压力无关的测温仪器。

1664年，胡克(Robert Hooke)把他的温度计零点定在“.…当温度计的温包置于冰冻的蒸馏水中时，液柱保持不变的那一点…”。

荷兰科学家、数学家惠更斯(Christian Huygens).认识到早期高温测量所面临的因境。他在1665年1月2日的一封信中写道：“…制定一个通用且固定的热和冷的标准是适宜的。温包和细管之间的容量要成一定的比例，用水开始冰冻的温度或最好是用沸水温度作为温度的起始点…”。

此外，l665年，玻意耳(Robert Boyle)指出：“…我们主要是找不到一个恰当的标准，…不仅一些量（温度）的差值无法给出名称，而且在这些地方不可能凭我们的感觉来测定。温度计是很容易变化的仪器，看来测量温度想用我们测量时间、距离、重量那样的方法来解决是不可能的…”

l667年，西敏多(Cimento)科学院的马格罗蒂(L.Magalotti)关于温度标尺构造的论述，说明了刻度多少完全是随意的，“…其次是把仪器或管子的颈部用分规分为十等分，用白色塘瓷标出各等分点，而中间的部分则用绿色玻或黑色糖瓷标出，这些较小的刻度部分最好是用眼睛估读，这样，做起来就容易些…”。

直到1694年，雷纳尔迪尼(Carlo Renaldini,与伽利略一样也担任过帕多瓦数学学会主席)才建议采用冰溶点和水沸点作为温度计标尺的两个定点，并将这两个定点之间的区间分为十二等分。好消息未必能迅速传播出去，雷纳尔迪尼对测温学的贡献未能得到赏识就被遗忘了。

1701年牛顿根据两个可复现的定点温度，单独规定温度的标尺，显然，各种温度计的标尺，在这两个定点上的温度都是确定的，第一个定点选冰的溶点，作为温度标尺的零点，第二个定点选英国健康人腋下的温度，标以12，按牛顿的“热等间间隔分度”的说法，在此温标上，水的沸点是34度。

阿姆斯特丹的一个仪器制造者华伦海特(Daniel Gabniel Fahrenheit),在1706年开始制造温度计。他写道”：“…当我认识到水在一个确定的热度上沸腾时，我立刻感觉到有一种想自己制造温度计的强烈愿望。这样，我就能用我自己的眼晴观察自然界的美妙现象，并确信实验的真实性…”。华伦海特首先用弗洛伦泰标尺(Florentinescale,90-0-90),然后他随意设计了0-12-24标尺，最后，为了有助于更细的分度，他

w2

选择了0-48-96标尺。对此，他写道：“…在我的温度计中，48度正好介于水、冰、氯化铵（甚至食盐）的混合物、人工致冷的最低温度与健康人血液中所达到的温度之间…”。所有的华氏温度计都有这样的共同特点：“…标尺的分度彼此相同，并在一定的范围内变化…”。华伦海特发现，'正常大气压力下，在他的温标上，水的冰点和沸点分别约为32及212。这些数值不久就被采纳为华氏温标的最可靠的定点，并规定为精确值。

乌普萨拉(Uppsala)大学的天文学教授摄尔修斯(Anders Celsius)在1742年提出一种温标，以冰溶点为零点，而以水沸点作为100度。次年，里昂的克里斯廷(Christin）提出了众所周知的百分刻度温标（现在叫做摄氏温标）。华氏温标与摄氏温标之间的一些关系式如图1.1所示。

252r212

直线关系

y京mx+6

0

常用实验温标上的基本固定点

32

0七-404

-40

0

100

tC)

0

40

140

t(℃+40)

图1.1常用的实验温标之间的关系式

对于华氏祖标和凝氏温标y=mx+b,式中m=AF/△C=

180/100=9/5,6=32。因此，F=9(C)+324C=

5

号(F-32)(这是人们若悉的关系式，对于(F+40)

及(C+40)遏标，y=mx+6,式中m=△F/△C=

号，6=0.因此，F=号(C+40)-40,及

180/100=-

C=号(F中40)-40（对称的关系式》，

人们逐步认识到，不管怎样仔细地选择，都不可能用一个、两个或任意有限个定点来制定一种满意的温标。如果想要避免除了定点以外地方的不定性，则必须用标准内插仪器和标准内插法。到十八世纪末，就象利用许多测温物质的情况那样出现了许多用于各定点之间进行内插的仪器。此外，两个由经验标定的温度计，在热平衡情况下，一般说来是不会指示相同温度的？。

●晾文误为：以水沸点为零点，面以冰的溶点为100度。一泽者

第二章空气温度计

十九世纪的前半叶，在玻意耳(Boyle.)、盖·吕萨克(Gay-Lussac),、克拉佩隆(Clapeyron)、雷诺特(Regnault)等人的工作基础上有人根据空气膨胀原理研制出一种温度计。不久它就被人们认为是变差最小的温度计，通常作为其他各种温度计的比较标准。

2.1玻意耳-马略特定律

1662年，玻意耳仔细地观察到：等温条件下，一定的压力范围内，一定质量气体的压力与体积的乘积基本上是一个与压力大小无关的常数”。1676年马略特(Edme

Mariotte)在欧洲大陆也宣布了同样的观测结果。玻意耳-马略特定律可以表示成

(u)=K:

(2.1)

式中下标t表示状态的变化仅在等温条件下进行；K是一个常数，其所带下标说明：尽管在等温情况下p如乘积始终保持常数，但其大小是随温度变化而变化的。这里所说的温度是可以用任何温度计来测量的，例如，可用液体玻璃温度计来测量。

今天我们知道，玻意耳的谨慎是完全正确的，因为至今还没有一种实际气体能准确地满足(2.1)式。

2.2查理-盖吕萨克定律

查理(Jacques--Alexandre Cesar Charles)于1787年，盖吕萨克于1802年先后发现，等压条件下，任何同体积的实际气体（如氧、氮、氢、二氧化碳、空气)在给定的温升下，膨胀的体积相同。查理一盖吕萨克定律可表示成

1”-"。)

0。t-t。Jp=c0g

(2.2)

式中下标卫表示状态的变化仅在等压条件下进行；下标0表示所考虑的状态变化是相对于某一规定的参考状态（通常为冰点）时的变化；常数α的下标0p说明虽然任何气体在等压条件下的体膨胀系数都保持为常数，但它的大小却是随参考状态即压力大小的变化而变化的；符号t表示在任一实验温标下测得的温度值。

同理；给定数量的任何气体，当保持体积不变时，其压力的变化与温度的变化成正比。因而，查理一盖吕萨克定律也可以表示为

1(_p-。=ap

(2.3)

式中下标0表示状态的变化只是在体积不变的条件下进行；a的下标0口说明：尽管任一气体的等容压力系数保持为常数，但它的数值却是随参考状态或体积的变化而变化的。

现在我们知道，没有一种实际气体能准确地符合查理-盖吕萨克定律。

2,3克拉佩隆状态方程

1834年，克拉佩隆首先将玻意耳-马略特定律与查理-盖吕萨克定律合并在一起得出了气体状态方程”。还可以得出克拉佩隆方程的另外一些形式，即以压力或体积作为应变量的形式。

我们就单相、一元物质的情况进行推导：

”=f(卫，t)

或

da(p)p+(0),4

(2.4)

由(2.1)式得

()=-g

(2.5)

又由(2.2)式得

(）=am

(2.6)

综合(2.4)、(2.5)和(2.6)式得

+=7dt

(2.7)

根据(2.2)式得

-(:-6+)

(2.8)

因此(2.7)式积分可得

Inp+iay=In)+inR

(2.9)

式中R为积分常数，其下标卫表示所采用的是等压形式的查理-盖吕萨克定律。取反对

数得

p加=R(-4+)

(2.10)

式中的积分常数，可按下式根据参考状态求值

Rp=Povoo

(2.11)

(2.10)式括号部分称为从空气温度计零度开始算起的温度（用气体等压体膨胀系数表示)。因为量值〔t一。+(1/αop))相当于一个新温标上的温度，因此，新温标的零点比t的实验温标的零点要低一个量值〔(1/α。p)一t),但新温标的单位温度间隔（即“度”）与t的实验温标的单位温度间隔是相同的。气体状态方程也可以根据压力来推导

p=f(0,t)

···试读结束···