熱現(xiàn)象溫度計

定義：溫度計是用來測量物體溫度的工具。

種類：實驗用溫度計、體溫計、寒暑表（水銀、酒精、煤油）

三種溫度計的比較：

*溫度計存儲水銀的玻璃泡上方有一段小縮口其目的是水銀膨脹通過細(xì)小的縮口上升,

制作原理：根據(jù)液體的熱脹冷縮性質(zhì)制成的。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：是一根內(nèi)徑很小、密封的玻璃管，管的下端是裝液體的玻璃泡，管上有刻度。

溫度單位：包括℃攝氏度（攝氏溫度）和K開爾文（熱力學(xué)溫度）。

攝氏溫度的規(guī)則：冰水混合物的溫度為0℃，在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下沸水的溫度為100℃。

熱力學(xué)溫度：宇宙中溫度下限為-273.15℃，稱為絕對零度。以絕對零度為起點(diǎn)的溫度稱為熱力學(xué)溫度。-273.15℃=0K

兩者關(guān)系：T（熱力學(xué)溫度）=t（攝氏溫度） 273.15

自然界中與物體冷熱程度（溫度）有關(guān)的現(xiàn)象稱為熱現(xiàn)象。人對冷和熱會產(chǎn)生生理上的感覺，在溫度較高的環(huán)境中，人感覺熱；在溫度較低的環(huán)境中，人感覺冷。但溫度并不是熱，溫度表示物體的冷熱程度。利用溫度計可以準(zhǔn)確地測量物體的溫度。

我們說物體吸熱和放熱，這里的熱，指的是能量。熱力學(xué)第一定律告訴我們：熱可以轉(zhuǎn)變?yōu)楣?，功也可以轉(zhuǎn)變?yōu)闊幔囊欢ǖ墓?，必產(chǎn)生一定的熱，一定的熱消失時，也必產(chǎn)生一定的功。

物質(zhì)存在的三種狀態(tài)：固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)。物質(zhì)由一種狀態(tài)變成另一種狀態(tài)叫狀態(tài)變化。

熔化指物質(zhì)由固態(tài)變成液態(tài)的現(xiàn)象，凝固指物質(zhì)由液態(tài)變成固態(tài)的現(xiàn)象。

觀察海波的熔化過程，然后分析海波的熔化圖像。

固體可分為晶體和非晶體。晶體在熔化時有一定的熔化溫度，非晶體在熔化時沒有一定的熔化溫度。

晶體熔化的兩個必要條件：溫度要達(dá)到熔點(diǎn)，要繼續(xù)加熱。

汽化：物質(zhì)由液態(tài)變成氣態(tài)的現(xiàn)象。

汽化的兩種方式：蒸發(fā)和沸騰。

蒸發(fā)：是可以在任何溫度下發(fā)生，但只能在液體表面發(fā)生的汽化現(xiàn)象。

影響蒸發(fā)快慢的因素：（1）液體的溫度越高，蒸發(fā)越快，（2）液體的表面積越大，蒸發(fā)越快，（3）加快液體表面上方的空氣流動，蒸發(fā)越快。

蒸發(fā)吸熱，同時蒸發(fā)吸熱有致冷作用。

沸騰：是在一定溫度下在液體內(nèi)部和表面同時發(fā)生的劇烈的汽化現(xiàn)象。沸騰時，液體中形成大量的氣泡上升變大，到液體表面破裂開來。

液體沸騰時的溫度稱為沸點(diǎn)。分餾法 （fractionation）是利用沸點(diǎn)不同進(jìn)行分餾，然后精制純化的方法。利用分餾法加熱混合液，可以對混合液進(jìn)行分離。

液化：物質(zhì)由氣態(tài)變成液態(tài)的現(xiàn)象。“白氣”“白煙”、霧、露水、雨都是水蒸氣遇到冷的物體液化形成的小水滴。

使氣體液化的方法：降低溫度、壓縮體積。

實驗表明：所有的氣體在溫度降到足夠低時都可以液化，所有的氣體在壓強(qiáng)減小時，沸點(diǎn)降低，壓強(qiáng)增大時沸點(diǎn)升高。

使氣體液化的好處是縮小體積，方便運(yùn)輸、貯存，如液化天然氣。

液化放熱。被100℃的水蒸氣燙傷要比100℃的開水燙傷更嚴(yán)重，為什么？因為水蒸氣液化時放熱，比同溫度的開水放出的熱量更多。

升華：物質(zhì)由固態(tài)直接變成氣態(tài)的現(xiàn)象。

凝華：物質(zhì)由氣態(tài)直接變成固態(tài)的現(xiàn)象。

霜、雪的形成：空氣中的水蒸氣遇到冷空氣直接凝華變成固態(tài)小冰粒。2100433B

輻射換熱現(xiàn)象是指各種工業(yè)爐、鍋爐等高溫?zé)崃υO(shè)備中重要的換熱現(xiàn)象。常見的問題有兩類：固體表面間的輻射換熱，取決于輻射角系數(shù)F和黑度ε值；固體表面間夾有氣體的輻射換熱，除F和ε值外，還與氣體夾層厚度及其黑度有關(guān)。故熱輻射過程的熱量傳遞過程中伴隨著能量形式的轉(zhuǎn)化。輻射換熱則是物體之間相互輻射和吸收的總效果。同時熱輻射的輻射能與溫度和波長均有關(guān)，物體發(fā)射輻射取決于溫度的4次方。

輻射換熱是兩物體表面相互輻射的結(jié)果。因此，輻射換熱量的大小取決于兩物體的表面溫度、發(fā)射和吸收輻射的能力及相對位置等。人工黑體是人工制造的近似黑體。選用吸收比小于1的材料制造一個空腔，并在空腔壁面上開一個小孔，再設(shè)法使空腔壁面保持均勻的溫度，這時空腔的小孔就具有黑體輻射的特性。由于通過小孔進(jìn)入空腔的輻射能在空腔內(nèi)要經(jīng)過多次吸收和反射，最終從小孔反射出去的能量非常小，小孔就具有黑體表面的性質(zhì)。

物體與空氣或其他氣體作高速相對運(yùn)動時所產(chǎn)生的摩擦力轉(zhuǎn)為熱力的過程，全稱是空氣動力加熱。高速氣流流過物體時，由于氣流與物面的強(qiáng)烈摩擦，在邊界層內(nèi)，氣流損失的動能轉(zhuǎn)化為熱能，使邊界層內(nèi)氣流溫度上升，并對物體加熱（見邊界層傳熱傳質(zhì)）。在高超聲速飛行中，飛行器周圍的空氣因受劇烈壓縮而出現(xiàn)高溫，是氣動加熱的主要熱源。氣動加熱會使飛行器結(jié)構(gòu)的剛度下降，強(qiáng)度減弱，并產(chǎn)生熱應(yīng)力、熱應(yīng)變和材料燒蝕等現(xiàn)象，同時引起飛行器內(nèi)部溫度升高，使艙內(nèi)工作環(huán)境惡化。這種因氣動加熱造成的飛行器結(jié)構(gòu)在設(shè)計和材料制造工藝上的困難，稱為“熱障”。因此，氣動加熱是超聲速流動和高超聲速流動研究和飛行器熱防護(hù)設(shè)計中必須考慮的問題。氣動加熱的理論主要包括高速邊界層傳熱理論和駐點(diǎn)區(qū)的熱能和輻射傳熱理論。

降低氣動加熱現(xiàn)象對物體的影響

物體由于在氣體中做相對高速運(yùn)動而摩擦，繼而產(chǎn)生熱。那么要降低氣動加熱現(xiàn)象對物體的影響，我們可以降低物體表面的粗糙程度使表面更光滑，減少摩擦?；蛘邔⑽矬w盡量改為流線型，這樣也有助于減少摩擦。當(dāng)摩擦減少了，氣動加熱產(chǎn)生的熱能就可以降低

另一種方法是運(yùn)用于當(dāng)今大部分航天器的，也就是在受加熱最大的地方加裝隔熱材料

另外，產(chǎn)生氣動加熱現(xiàn)象的一個重要因素是速度，只要降低物體的不必要的運(yùn)動速度，就能使氣動加熱現(xiàn)象的影響減少

熱電現(xiàn)象是指當(dāng)材料的溫度發(fā)生變化時能夠產(chǎn)生電信號；同樣受到電壓作用時，這種材料能夠發(fā)生溫度變化；這種現(xiàn)象稱為熱電現(xiàn)象。熱電現(xiàn)象的產(chǎn)生主要是因為溫度的變化會使材料的極化強(qiáng)度發(fā)生變化，引起表面電荷變化，或者釋放出原先被屏蔽的電荷。