温度的本质是什么?人类要如何才能测量一亿度的高温?
我要新鲜事2023-05-18 17:12:070阅
质量描述了一个物体有多少物质,长度描述了一个物体所占据的一维空间的大小。那么温度是多少:我们可以直观地感受到物质的冷热,却不知道温度的本质。虽然人们不知道温度是多少,但科学家们早就知道物体热胀冷缩。利用这一点,人们很早就发明了温度计,利用不同体积的液体与其温度的对应关系来测量温度。人们找到了一个真正的温度零点,即当粒子的随机运动完全停止时,此时的温度应定义为零度。这就是我们通常所说的“绝对零度”。
通过理论计算可以发现,绝对零度约为-273.15°C,如果将百分表中的零点位置下移273.15°C,则所有温度都为正。这个温标也被称为开尔文温标(K)。在测量一个物理量的时候,我们有两种不同的策略:测量量本身或者测量量引起的其他效应。比如我们要测量一个长方体的体积,有两种方法:测量它的长、宽、高,然后相乘得到体积,这就是直接测量体积本身。另一种方法是我们把这个长方体浸入水中,测量排出的水量,换算成长方体的体积。这种方法实际上是在测量“体积引起的排水效应”,从而间接测量体积这个物理量。
温度描述了物体中粒子运动的速度,因为我们很难把粒子一个一个剥下来,测量它们的速度,所以我们日常生活中使用的测温装置,往往都是在测量“温度引起的其他效应”。最简单的就是上面说的液体温度计,利用温度引起的热胀冷缩的效应;疫情防控中常用的测温枪和测温相机,就是利用不同温度的物体发出不同红外线的原理。
当受热端受热时,其中的一些电子会获得足够的能量,跑到冷端;不同的金属在受热时,电子逃逸的程度不同,所以电子在冷端的分布也不同。因此,通过测量这两个冷端之间的电压,可以知道它们的加热端的温度。
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