你好，這裡是「物理GET到」，今天我們來聊一聊經驗溫標。
在前幾期中，熱力學第零定律給出了溫度的概念，還從原則上給出了測量溫度的方法，但關於溫度的定義仍然是定性的、不完整的。為了衡量並比較物體的冷熱程度，必須要有一套量化的、嚴格的，並被普遍接受的溫度標定體系，這就是溫標。溫標是溫度的數值表示法，更是度量溫度的標尺。
作為物理學中的一個重要的參量，溫度應可以從實驗中得到，那麼，溫度和溫標也必須依賴於物質某種可量化的特性。為定量地確定溫度的數值，必須要對測溫物質的某些性質進行研究，該如何建立溫標呢？
普遍來看，溫標與尺子上刻度的含義是一樣的，但是溫標的制定遠比尺子刻度的規定要複雜得多。建立一個溫標並不簡單，必須要考慮下面四點：
（1）選定測溫物質。就是選定用什麼作測量物質，是酒精、水銀（汞），還是其他的物質。
（2）選定測溫屬性。就是選定測溫物質的某種隨溫度變化的性質，是用測溫物質的體積、壓強、電阻、溫差電動勢，還是其他的性質。在特定的範圍內，如果上述性質隨溫度的變化是單調、顯著的，那麼，這種物質就可以用作測溫物質。例如，傳統的水銀溫度計就依賴於以下事實：當暴露在水的冰點和沸點之間時，這種液體金屬（隨著原子獲得動能）呈線性膨脹。
（3）選定固定點。在通常情況下，為了確定溫度與測溫屬性之間嚴格而統一的關係，還需要選擇固定的標準點，並規定標準點溫度的數值。
（4）選定分度法。就是選定測溫性質和溫度的函數關係，最簡單的是假定該測溫性質與溫度成線性關係，滿足t=ax+b。這樣一來，溫度就成了與具體的材料相關的指標。
由於各種不同測溫屬性隨溫度變化的規律不同，如果規定一種測溫屬性與溫度成線性關係，則其他測溫屬性與溫度的關係便不再是線性關係了。所以為了保證溫度測量的統一，各種溫度計的刻度和示數必須按照一種溫標來確定，這些溫標統稱為經驗溫標。
1714年，物理學家華倫海特（Gabriel Fahrenheit）以水銀作為測量物質，製造了一支溫度計。他用冰鹽浴（冰和氯化銨混合物）的溫度作為0度，把標準大氣壓下水沸騰時的溫度定為212度，那麼，冰熔化時的溫度就為32度，並把「冰熔化的溫度」和「水沸騰的溫度」兩個固定點之間平均分成180份[1]，每一份是1華氏度（℉），這樣確定的溫度叫華氏溫標（Fahrenheit scale）。
○攝氏和華氏溫度計的分度
為了解決華氏溫標中冰鹽浴的溫度標準點不易得到的問題，1742年，瑞典科學家攝爾修斯（Anders Celsius）提出了一種替代性的溫標——攝氏溫標。他認定液體的體積隨溫度做線性變化，選取冰水混合物的溫度為0度（冰點，Freezing point），標準大氣壓下水沸騰時的溫度為100度（沸點，Boiling point），並在這兩個標準點之間平均分成100份，每一份是1攝氏度（℃）[2]。而100℃以上和0℃以下的部分，也是按照同樣的方式標記的。
在科學上常採用攝氏溫標，而在日常生活中，卻習慣把攝氏溫標和華氏溫標混用，寒暑表顯示的就是兩種溫標。你可能聽說過，某地冬天最冷的時候大約是零下36度；夏季最熱的時候，可以達到96度。顯然，前面說的是攝氏溫標的度數，而後面所說的卻是華氏溫標的度數。至此，我們可以明白一個道理：同一物體的冷熱程度（溫度），在採用不同溫標的情況下，數值是不同的。所以說，「溫度」這個概念是同「溫標」概念密切聯繫的。
從前面的各種溫度計不難看出，經驗溫標的選取具有很大的隨意性，這給溫度的實際測量帶來了許多麻煩，在測量同一溫度時，往往不能夠得出相同的數值來；而且，嚴格來說，不同的測溫物質，雖然結構和標定方式一樣，但仍然無法保證兩種溫度計的測量結果成嚴格的線性關係。比如，按水銀溫度計設定的溫標，採用另一種液體製作溫度計的話，這種溫度計除了0℃和100℃與水銀溫度計嚴格對應外，不能保證在其他溫度，特別是在溫度較高或較低時，與水銀溫度計的測量結果完全一致。因此，考慮這種情況，依賴於物質屬性的溫標就不能作為一般標準了。
[1]這種分度方法稱為華氏分度法。
[2]這種分度方法稱為百分法或攝氏分度法。
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