物理化學的工具與方法
測溫學(thermometry)
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你無法直接看見溫度,於是只能從某個隨它變化的東西上讀出來——細管裡上升的水銀、膨脹的金屬盤簧,或一塊灼熱鐵塊的顏色。測溫學就是把這件事做得可靠的整門學問:選定要觀察什麼,再把它的變化轉換成一個可信的溫度數值。
更準確地說,測溫學是對溫度的測量。它依賴於某種測溫性質——一個隨溫度平滑且可重複地變化的量,比如液體的體積、金屬絲的電阻,或兩種金屬接點上的電壓。把測得的性質對應到一個溫標上,而這個溫標錨定在公認的固定點,比如水的三相點。
為什麼重要:溫度支配著反應速率、平衡、相變,以及物理化學中幾乎所有的量,所以幾乎任何精密實驗都取決於把它測好。一個提醒:溫度計報告的是它自己的溫度,只有當它與樣品達到熱平衡之後,這個溫度才等於樣品的溫度——而且插入溫度計本身就可能擾動你想測量的對象。
在一次量熱實驗中,化學家需要把溫升測準到百分之一度,所以普通的玻璃液體溫度計就不行了。他們改用鉑電阻溫度計,它的電阻隨溫度可預測地變化,並事先用水的冰點和沸點做過校準。
溫度總是間接讀出的——通過某個會隨它一起變化的東西。
測溫性質只需要隨溫度可靠地變化,並不要求是直線變化。水銀溫度計碰巧近乎線性,但電阻溫度計和熱電偶遵循的是彎曲的關係,這正是為什麼每一支都必須經過校準,而不能簡單地直接讀數。
又稱
另見