4航空航天学院王云川温标；1、经验温标；经验温标的建立三要素：为了定量地进行温度的测量，；（1）选择测温物质和测温参量；（2）规定测温参量随温度的变化关系；（3）选择参考点，并规定其数值；2、理想气体温标；由于经验温标具有相对性，就需要选定某一特定种类的；3、热力学温标；理想气体温标虽然比经验温标具有更广泛的意义，但是；了任何经验温标
航空航天学院
1、 经验温标
经验温标的建立三要素：为了定量地进行温度的测量，必须确定温度的数值表示方法，即温标
（1）选择测温物质和测温参量。即选择某一特定物质的某一随温度变化的属性（表示这种属性的物理量，叫测温参量）来标记温度。当温度改变时，不仅液体体积会随之变化，物质的其他物理属性，如一定容积气体的压强、一定压强气体的体积、导体的电阻、灯丝颜色、热电偶电动势等都会发生变化。原则上讲，任一物质的任一物理属性，只要它随温度的改变而单调地变化，都可以被选用来标记温度。
（2）规定测温参量随温度的变化关系。即要将所选择的测温参量的变化与温度变化联系起来，对测温参量随温度的变化关系作出某种规定，然后根据这个规定来确定温度的数值。为了简单起见，一般规定测温参量与温度之间呈线性关系。
（3）选择参考点，并规定其数值。选择便于复现的某个温度点为参考点，并给予它们一定的数值，这样其他各点的温度数值才可以再根据测温参量随温度的变化关系而确定出来。建立温标必须具备的三个要素当中，前两个为测温依据，后一个为标度方法。不难看出，这样建立的温标所测温度依赖于测温物质和测温参量的选择。这种利用特定测温物质的特定测温参量建立的温标统称为经验温标。经验温标具有相对性，即当我们规定某一测温参量随温度作线性变化而建立起某种经验温标后，再利用这种温标制成的温度计去测量其他测温参量随温度的变化关系时，它就不再是线性的了。这就是说，根据每种经验温标所进行的温度测量，只是相对于该种温度所赖以建立的测温依据来说才是正确的。
2 、理想气体温标
由于经验温标具有相对性，就需要选定某一特定种类的温度计作为标准，来调整其他各种温度计的标度，同时在恒温点的规定与分度不同的温标间建立起某种对应关系，这在建立标准温标之后是很容易进行的。19 世纪中叶，对气体性质的研究已经很成熟了，建立起了一些气体定律，能够较正确地反映气体膨胀的规律。在建立起理想气体模型之后，又得到了理想气体状态方程，这一方程表明，对于一定的理想气体，当温度一定时，气体的体积与压强的乘积为一常数，也就是说，理想气体的体积或压强与温度满足严格的正比关系。据此，制定出了理想气体温标，并把它作为标准温标。由于各种不同的气体在接近理想气体的情况下，本身具有的特殊性几乎完全丧失而满足理想气体方程，所以理想气体温标具有很大的普遍性和实用性。
3 、热力学温标
理想气体温标虽然比经验温标具有更广泛的意义，但是，它毕竟还要依赖于气体的共性，在极低温度（气体液化点以下）或极高温（100℃以上）的情况下不适用。这些困难迫使物理学家去寻找一种完全不依赖于任何测温物质及其物质属性的温标。开尔文是最先认识到这个问题的物理学家。1848 年，他在对卡诺热机原理分析的基础上建立起热力学温标。由于卡诺热机的性质与工作物质的性质无关，因此，热力学温标实际上是一种理想标准，从而消除
了任何经验温标的任意性和局限性，为温度的测量找到了一个客观基础
3.1 理想气体温标与热力学温标理想气体温标和热力学温标都将水的三相点规定为 T=273.16K，则可以证明在理想气体温标所能确定的温度范围内，两种温标是完全一致的。正是由于这个原因，两种温标都用 T 表示温度，用“K”(开)作它的单位。虽然热力学温标 是从理论上引入的一个理想化的温标，但由于理想气体温标在它所能确定的温度范围内等于热力学温标，这就给出了热力学温标的一种实际的间接测量方法。例如：用气体温度计就可以测出热力学温度。但我们应清楚一点，绝对热力学温度是不可能直接测定的，因为直接测定这种温度，必须测定卡诺循环中的热量，卡诺循环是一种理想循环，不能实现，即使实现了卡诺循环，由于测定热量时首先必须测定温度，又必须使用通常的温度计，显然这样的测量失去了绝对热力学温标意义。所以说这种温标是一种纯理论温标，它的意义在于确定了温度是物质的一种客观属性，并不依赖于测温系统。
3.2 摄氏温标与热力学温标关于摄氏温标与热力学温标，1960 年国际计量大会对摄氏温标作了新的定义，规定它由热力学温标导出，摄氏温度 t 与开尔文温度 T 之间的关系为 t = T -273.15即规定热力学温度 273.15K 为摄氏温标零点 (t=0℃ )，摄氏温度单位仍叫摄氏度，写成 0℃ ，用摄氏度表示的温度差也可以用开表示。引用绝对温标的好处是，在温度定标时只需要一个参考点，即水的三相点的温度，而摄氏温标定标时需要两个温度（水的冰点及沸点）。
4 国际温标
热力学温标虽然可以用理想气体温度计来实现，但制作实现热力学温标的标准气体温度计，在技术上非常困难，目前世界上只有少数实验室才能做到。此外，使用标准气体温度计测量温度，操作麻烦，修正繁多。因此，为了统一各国的温度计量，1927 年制定了国际温标 ITS-27，这是一种使用方便、容易实现，并尽可能与热力学温标一致的协议性温标。以后经过 1948 年、1968 年、1975 年、1976 年的四次修改，制定了现行的《1990 年国际温标（ITS-90）》。新温标具有如下特征:赋于各固定点新的数值,使之更接近热力学温标值;修正并规定各温度区间的补插公式;扩展温标的下限,由原来的氧沸点(90.188K)延伸到平衡氢的三相点温度13.81K,满足低温领域测量的需要。:
①定义六个固定点,即氧沸点:90.188K(一182.962℃)、氧三相点:54.361K(一218.789℃)、氖沸点:27,102K(一246.048℃)、平衡氢正常沸点:20.28K(一252.87℃)、平衡氢25/76大气压下沸点:17.042K(一256.108℃)、氢花相点:13.81K(一259.34℃);
②规定用于此温度范围内的标准仪器为铂电阻温度计,其指标与中温铂电阻温度计的指标相同,即温度计敏感元件必须是无应变,退火后的纯铂残电阻比W(373.15K)不应小于1.39250。所不同的是低温铂电阻温度计短且体积小,为了传热良好,电阻丝放在铂套管中,套管中充热交换气体一氦气;
③规定了一系列的内插公式。
在低温范围内,新、旧温标的不同点是:
①新温标延伸了下，旧温标下限为90.180K，而新温标下限限延伸至13.81K,并增加五个固定点,确定了标准仪器的内插公式。
②更改了氧沸点数值,旧温标规定氧沸点为90.180K(一182.97℃),而新温标规定为90.188K(一182.962℃),冰点到氧沸点间标准仪器内插公式有了改变;
③对标准仪器要求史高。
新温标定义的固定点中:水的三相点为273.16K(0.01℃),水的沸点为373.15K(100℃)。新温标的开尔文温度K左上角的小圆圈去掉了
反思各种温标,正是因为依赖测温物质的某种与温度相关的物理属性,才导致了经验温标
对具体测温物质的相关性。热量是一个与能量相当的概念,其普遍性与温度相当,因此利用热量温度的关系来定义绝对温标,从逻辑上来讲具有可能性和必然性。但是,热机工作过程的特殊性,为建立热量与温度之间关系的同时, 也局限了它们之间可能的普遍性。
其实,普遍存在的、与具体过程无关的热量-温度关系,在自然界中已被人们所把握,那就是红外线。红外线温度计的测温范围远远超越了热机循环的温度局限,也许真正普适的绝对温标的建立,应该落脚在辐射理论中。事实上,随着物理学理论的发展,人们已经认识到温度作为一个基本范畴,在热学、热力学中应该是基础性的,目前的绝对温标的定义实际上具有本末倒置的意蕴。或者与原子尺、原子钟的标准规定一样,我们也可以利用谱线对绝对温标给出规定。巧合的是,中国最早的客观性的测温理念,正是在炼炉的热辐射中诞生的。
人们对温度概念的认识已经经历了定性和定量两个阶段，并且有一个从常识经验向科学转化的过程。在温度意义的转变和深化过程中，温标及其制定的作用是非常关键的，可以这样说，温标最终确立了温度的科学地位。
参考文献：
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