B热平衡图
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热力学第零定律、温度1. 热力学第零定律热力学第零定律是有关热平衡的基本公理。
根据这条定律可以引出温度的概念。
现在,我们从考察热平衡现象入手来说明这个问题。
当一个单相系统与环境之间只有一种形式的功作用〈这样假定纯粹是为了讨论的方便〉,例如只有体积变化功、电功或磁功等之一时,经验表明,只要两个独立的热力学参数便可以完全地确定它的状态。
假设有系统图1-1 绝热壁及透热壁的性质A与B,它们的独立参数分别为X A、Y A必与X B、Y B。
当系统A与系统B之间以固定的刚性绝热壁相隔离〈如图l-1a所示〉时,对于它们各自的平衡状态来说,上述四个参数的取值是任意的。
如果两个系统之间以透热壁相互接触,如图1-1b所示,则原先处于平衡状态的系统A和B的参数都会发生变化,直至建立新的平衡状态为止。
这时参数X A、Y A和X B、Y B的取值都不再是任意的,它们之间存在一定的关系F AB(X A,Y A ,X B,Y B)。
也就是说,当两个系统通过透热壁相互接触并达到热平衡后,其特点是它们参数的取值受到了限制。
图1-2a表示系统A与B之间以绝热壁隔开,而它们同时又以透热壁与系统C相接触时,经过状态变化,最后系统A和B都和系统C达到了热平衡。
然后将系统A和B以绝热壁与系统C相隔离,而系统A与B之间则通过透热壁相互接触,如图1-2b所示,这时我们发现系统A与B都不会发生状态变化,表明它们之间也已达到了热平衡。
这个经验事实被总结成下述公理:若两个系统分别与第三个系统处于热平衡,则他们彼此之间处于热平衡。
按照福勒〈R. H. Fowler〉在l93l年提出的建议,上述公理称之为热力学第零定律,它是引出温度概念和建立温标的基础。
图1-2 热力学第零定律示意图2. 温度当系统A与C处于热平衡时,它们参数间的限制关系为F AC(X A,Y A,X C,Y C)=0(1-1)同样,若系统B与系统C也处于热平衡,则有F BC(X B,Y B,X C,Y C)=0 (1-2)将这两个关系写成Y C的显式,可得Y C=f AC(X A,,X C) (1-3)及Y C=f BC(X B,X B,X C) (1-4)将式(1-3)与式(1-4)合并,消去变量Y C,得f AC(X A,X B,X C)= f BC(X B,Y B,X C)(1-5)根据热力学第零定律,当系统A和系统B分别与系统C处于热平衡时,它们之间也处于热平衡,因此有F AB(X A,Y A,X B,Y B)=0 (1-6)方程(1-5)与(l-6)描述的是同一个现象,因而应该是等同的,但后者没有包含参数只能取以下形式:X C。
B值是热敏电阻器的材料常数,即热敏电阻器的芯片(一种半导体陶瓷)在经过高温烧结后,形成具有一定电阻率的材料,每种配方和烧结温度下只有一个B 值,所以种之为材料常数。
B值可以通过测量在25摄氏度和50摄氏度(或85摄氏度)时的电阻值后进行计算。
B值与产品电阻温度系数正相关,也就是说B值越大,其电阻温度系数也就越大。
温度系数就是指温度每升高1度,电阻值的变化率。
采用以下公式可以将B 值换算成电阻温度系数:电阻温度系数=B值/T^2 (T为要换算的点绝对温度值)NTC热敏电阻器的B值一般在2000K-6000K之间,不能简单地说B值是越大越好还是越小越好,要看你用在什么地方。
一般来说,作为温度测量、温度补偿以及抑制浪涌电阻用的产品,同样条件下是B值大点好。
因为随着温度的变化,B值大的产品其电阻值变化更大,也就是说更灵敏。
RT1 :温度 T1 ( K )时的零功率电阻值。
RT2 :温度 T2 ( K )时的零功率电阻值。
T1、T2 :两个被指定的温度( K )。
温度传感器选用指南选择温度传感器比选择其它类型的传感器所需要考虑的内容更多。
首先,必须选择传感器的结构,使敏感元件的规定的测量时间之内达到所测流体或被测表面的温度。
温度传感器的输出仅仅是敏感元件的温度。
实际上,要确保传感器指示的温度即为所测对象的温度,常常是很困难的。
在大多数情况下,对温度传感器的选用,需考虑以下几个方面的问题:(1)被测对象的温度是否需记录、报警和自动控制,是否需要远距离测量和传送。
(2)测温范围的大小和精度要求。
(3)测温元件大小是否适当。
(4)在被测对象温度随时间变化的场合,测温元件的滞后能否适应测温要求。
(5)被测对象的环境条件对测温元件是否有损害。
(6)价格如何,使用是否方便。
容器中的流体温度一般用热电偶或热电阻探头测量,但当整个系统的使用寿命比探头的预计使用寿命长得多时,或者预计会相当频繁地拆卸出探头以校准或维修却不能在容器上开口时,可在容器壁上安装永久性的热电偶套管。