熱學(xué)計量儀器檢定與計量規(guī)程

摘 要：熱學(xué)計量儀器檢定與計量規(guī)程，是研究關(guān)于熱學(xué)系統(tǒng)是否達(dá)到平衡的的課題。這是一個比較復(fù)雜的課題，所以我們必須首先了解熱學(xué)有關(guān)的量與單位問題。本文對計量與熱學(xué)系統(tǒng)的所處的狀態(tài)之間的關(guān)系進(jìn)行分析，通過檢定溫度計和計量對這個課題進(jìn)行了說明。檢測計量儀器是個十分復(fù)雜的工作，要想成功的完成這項工作，那么就必須對熱學(xué)儀器有著深刻的了解以及研究，必須熟練地掌握各個計量之間的轉(zhuǎn)換等等。

關(guān)鍵詞：計量儀器檢定；計量規(guī)程；研究；熱學(xué)；檢定

中圖分類號：TB94 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）12-0246-02

1 熱學(xué)的單位與量

隨著熱學(xué)學(xué)科的不斷發(fā)展，與熱學(xué)相關(guān)的量與單位亦在不斷的增加。以下我會舉一些例子來說明。在下面的一些例子中，只能用于熱學(xué)的，我會在后面標(biāo)注出它們的學(xué)術(shù)專用名。如：相對壓力系數(shù)（relative pressure coefficient）；等溫圧縮率（isothermal compressibility）；瓦特每平方米；馬休系數(shù)；線膨脹系數(shù)等等。我按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行整理所得就是以上這些了。當(dāng)然，這些只是眾多計量單位制中的一少部分，在悠久的熱學(xué)歷史當(dāng)中，存在著大量的熱學(xué)計量單位。由此也可以看熱學(xué)是物理學(xué)當(dāng)中不可或缺的一門學(xué)科。或許在學(xué)習(xí)的過程當(dāng)中這些大量的計量單位會使初學(xué)者眼花繚亂，但就是這些單位組成了豐富多彩的熱學(xué)世界，他們都有著不可或缺的作用與意義，所以這些單位的掌握是很重要的一項工作以及傳承。要想做一個專業(yè)的物理學(xué)者，那么這些計量單位的掌握以及轉(zhuǎn)換方式是必修的一門功課。

使用熱學(xué)計量與單位可以更好地區(qū)別每個物理量的差異。但是有時我們也用不到這些計量，例如在我們的生活中，對自己身邊的一些事物的表達(dá)是就不會是用計量。例如我們要表達(dá)一個人的身高是只會說175，很少會帶著計量，這是由于我們充分的了解這些事物，在表達(dá)中可以不自覺的補(bǔ)充相對應(yīng)的計量。但是對于一些我們不是特別熟悉的事物，往往就會特意的加注計量單位。例如：我們用的電是多少度，如果換算成kW/h就會特意的帶上單位。由此可以看出，計量單位在我們的生活與學(xué)習(xí)中是不可或缺的。

2 熱學(xué)的平衡狀態(tài)以及平衡時的狀態(tài)方程

2.1熱學(xué)系統(tǒng)的各種概念以及分類

在熱學(xué)物理中，通常把在一定的范圍內(nèi)有大量的微觀粒子相互組成的整體稱作熱學(xué)系統(tǒng)，一般根據(jù)系統(tǒng)是否與外界發(fā)生相互作用對其進(jìn)行分類，因此我們可以將其大致分為三類：①與外界不發(fā)生能量轉(zhuǎn)換以及相互作用，我們稱這樣的系統(tǒng)為孤立系統(tǒng)；②和外界進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，但是不與外界進(jìn)行相互作用，我們稱這樣的系統(tǒng)為封閉式系統(tǒng)；③即和外界進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換又與外界進(jìn)行相互作用，我們成這樣的系統(tǒng)為開放式系統(tǒng)。

我們還可以根據(jù)物質(zhì)的化學(xué)特性對其進(jìn)行分類。每種物質(zhì)都有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，有些物質(zhì)只存在一種化學(xué)物質(zhì)，所以我們稱這種只由一種化學(xué)成分組成的物質(zhì)為單元系，把由多種化學(xué)成分組成的復(fù)雜物質(zhì)稱為多元素。

2.2 了解平衡狀態(tài)的相關(guān)內(nèi)容

當(dāng)系統(tǒng)不受外界因素影響時的狀態(tài)，我們稱之為平衡狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)的每個部分在一段時間內(nèi)保持?jǐn)?shù)量等不變時，而且圍觀的粒子仍在不斷的無規(guī)則的運動，那么這個系統(tǒng)就是處于平衡狀態(tài)。通俗的講平衡狀態(tài)就是系統(tǒng)的各個物理量都不在變化的狀態(tài)。但是在我們的生活中，每個系統(tǒng)都不可能是孤立系統(tǒng)，都會或大或小的受到外界的干擾，而且這種干擾是無法被消除的，只能盡可能的對其進(jìn)行縮小。所以我們現(xiàn)在所說的平衡狀態(tài)是將干擾縮小或者只是受到及其微小的干擾時所能達(dá)到的狀態(tài)，我們近似的將其看作平衡狀態(tài)。

所謂的平衡狀態(tài)就是指系統(tǒng)沒有受到外界環(huán)境的影響的情況下所達(dá)到的狀態(tài)，系統(tǒng)各組成部分宏觀方面長時間不發(fā)生變化的狀態(tài)。實際上，每個系統(tǒng)或大或小都會受到外界的干擾，平衡狀態(tài)是不易被發(fā)現(xiàn)，只有由非平衡狀態(tài)向平衡狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)變的過程才能被發(fā)現(xiàn)，所以我們通常觀察的也是這個過程。

平衡狀態(tài)會受到很多因素的影響。例如：一個有大量的氣體分子構(gòu)成的系統(tǒng)，當(dāng)這個系統(tǒng)達(dá)到平衡時會受到溫度和壓強(qiáng)等變量的影響，當(dāng)溫度和壓強(qiáng)改變時，平衡狀態(tài)就會跟著改變，所以溫度和壓強(qiáng)的變化以及狀態(tài)是平衡是否達(dá)到平衡狀態(tài)的主要依據(jù)。不同系統(tǒng)影響系統(tǒng)平衡的變量也是不同的，又例如：速度和時間又是判斷動力學(xué)的系統(tǒng)是否達(dá)到平衡的變量；靜止?fàn)顟B(tài)和勻速運動又在運動學(xué)中被認(rèn)為是平衡狀態(tài)，相應(yīng)的外力就變成了變量。平衡狀態(tài)的判斷也可以利用狀態(tài)變量的變化進(jìn)行，在有化學(xué)反應(yīng)的系統(tǒng)中，影響平衡的變量就大大增加了，例如有反應(yīng)物，溫度，催化劑等等，相應(yīng)的平衡狀態(tài)也就更加的復(fù)雜了。這樣的例子還有很多，生態(tài)系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的平衡等等，這些系統(tǒng)達(dá)到平衡狀態(tài)時都會有著不同的條件，只有在滿足這些條件的情況下，這些系統(tǒng)才會達(dá)到平衡狀態(tài)。所以系統(tǒng)的參量往往就決定著系統(tǒng)平衡的穩(wěn)定性，而這個參量我們往往稱之為分岔點。但是化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)中也有個比較簡單的方式判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，即反應(yīng)物等于生成物。當(dāng)然的，化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)中也會受到外界的干擾，對此我們亦采用降低外界對系統(tǒng)的干擾，我們現(xiàn)在所說的平衡狀態(tài)是將干擾縮小或者只是受到及其微小的干擾時所能達(dá)到的狀態(tài)，我們近似的將其看作平衡狀態(tài)。

3 檢定熱學(xué)計量儀器以及相應(yīng)的計量規(guī)程

溫度計、體溫計等等是種類復(fù)雜多樣的熱學(xué)儀器中較為簡單常見的熱學(xué)計量儀器，還有很多的復(fù)雜的熱學(xué)計量儀器，在此就不多做介紹了。當(dāng)檢定儀器時，要嚴(yán)格遵守相應(yīng)的規(guī)定。當(dāng)然的，在操作時也應(yīng)該嚴(yán)格的按照所制定的規(guī)定進(jìn)行。例如體溫計，在使用前就應(yīng)該閱讀相應(yīng)的注意事項，以避免在使用的過程中對使用者造成不必要傷害，在讀數(shù)是有應(yīng)該注意哪些事項，避免讀數(shù)不準(zhǔn)，對結(jié)果造成誤差。所以想要獲得準(zhǔn)確的結(jié)論，我們應(yīng)該嚴(yán)格遵守所制定的使用規(guī)定。下面簡單的介紹一下溫度計的使用注意事項：①在使用溫度計對液體進(jìn)行測量時，應(yīng)該使溫度計的液泡部分完全處于被測液體之中，以確保所測得的結(jié)果是被測液體的溫度，這樣就盡量避免了外界對系統(tǒng)的影響了。②在使用溫度計進(jìn)行測量前，要認(rèn)真地檢查溫度計是否完好以及狀態(tài)，確認(rèn)溫度計的液泡的液面是否低于被測液體，保證測得的溫度是待測液的溫度。③保證溫度計在測量的過程中不能與盛放液體的容器有任何的接觸，以此來降低外界對其的干擾，對實驗結(jié)果造成誤差。④為了準(zhǔn)確的讀數(shù)，我們應(yīng)該等待液泡液體的液面不再發(fā)生變化后再讀數(shù)。⑤為了確保讀數(shù)的準(zhǔn)確度，我們讀數(shù)時應(yīng)該把溫度計放在被測液體中。

檢定熱學(xué)儀器也是很重要的一項工作。在檢定溫度計的過程中亦需要注意許多事項，特別是一些細(xì)節(jié)問題，以此防止在使用時出現(xiàn)質(zhì)量問題所造成的不良現(xiàn)象。

4 制定儀器周期檢定的制度

首先要做到的是驗收最新購買的計量儀器，將說明書等一系列的相關(guān)資料存放在檔案室，以備不時之需。然后就是對一些使用過一段時間的計量儀器進(jìn)行周期性的檢定，檢測結(jié)果不合格的要及時更換。在進(jìn)行周期之前要確定各種計量儀器的檢測周期，要進(jìn)行一定周期的檢測，檢測的方式就是查看周期內(nèi)的合格率是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。如果是達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的，這可以認(rèn)定是評定合格的。如果是未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的，則視為在周期的檢測是不合格的，要對其進(jìn)行更換。

5 結(jié)束語

在我們的生活當(dāng)中處處可見熱學(xué)。當(dāng)然一些簡單的熱學(xué)儀器也是很常見的。同樣的，計量也是我們生活中經(jīng)常見到的。生活當(dāng)中我們處處都在進(jìn)行著一些或精確或粗略的計量，所以我們亦應(yīng)該注意計量單位的運用與換算。

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收稿日期：2018-3-25